Tại sao chúng ta sử dụng phương pháp đông cứng bằng tia hồng ngoại cho các cảm biến sinh học và chip điện tử
Khi chế tạo các cảm biến sinh học, việc giữ cho các lớp vật liệu hữu cơ và polyme dẫn điện ở vị trí cố định không hề dễ dàng chút nào. Người ta cần sử dụng phương pháp đông cứng bằng nhiệt để ổn định các thành phần này. Nhưng phương pháp truyền thống lại khá tốn kém và mất nhiều thời gian.
Đó là lý do tại sao chúng ta sử dụng đèn hồng ngoại. Thay vì sử dụng lò nung lớn – vốn chỉ là cách lãng phí tiền bạc và năng lượng – đèn hồng ngoại truyền năng lượng trực tiếp vào chất nền. Đây là phương pháp hiệu quả và hợp lý.
Loại bỏ các chất độc hại
Ngành bán dẫn ngày càng chú trọng đến các tiêu chuẩn “xanh” và việc loại bỏ các chất độc hại trong quá trình sản xuất. Trước đây, cách duy nhất để giảm nhiệt độ đông cứng là sử dụng các chất xúc tác hóa học hoặc kim loại nặng. Nhưng điều này không tốt chút nào cho môi trường hay nhân viên trong phòng thí nghiệm.
Phương pháp đông cứng bằng tia hồng ngoại giải quyết được vấn đề này. Chúng ta sử dụng tia hồng ngoại tần số cao để khiến các phân tử bên trong lớp phủ dao động. Nhiệt được tạo ra ngay bên trong vật liệu. Quá trình này diễn ra rất nhanh – chỉ trong vài giây thôi. Hơn nữa, chúng ta có thể loại bỏ những chất phụ gia độc hại và không cần lo lắng về lượng khí thải CO2 trong phòng thí nghiệm nữa.
Cân bằng nhiệt độ
Để đạt được mật độ nhiệt phù hợp cho các wafer cảm biến sinh học, chúng ta không thể sử dụng bóng đèn thông thường. Chúng ta cần sử dụng các vỏ bằng thạch anh chứa chất halogen. Điều này giúp chúng ta tăng nhiệt độ một cách nhanh chóng. Ngay khi wafer được đưa vào khu vực xử lý, nhiệt độ sẽ được tăng lên ngay lập tức; khi wafer rời khỏi khu vực đó, nguồn năng lượng sẽ ngừng hoạt động. Không có sự lãng phí năng lượng nào xảy ra.
Nhưng có một vấn đề cần lưu ý: Do tia hồng ngoại có cường độ rất cao, có thể xảy ra hiện tượng “lớp bề mặt bị cháy”. Điều này xảy ra khi lớp bề mặt đông cứng quá nhanh, khiến các chất lỏng bị mắc kẹt bên dưới. Đây là một sự cân bằng khó khăn. Nếu đèn quá gần, lớp bề mặt sẽ bị cháy; nếu đèn quá xa, hiệu suất của hệ thống sẽ giảm. Chúng ta cần điều chỉnh đúng công suất và khoảng cách của đèn.
Sử dụng hệ thống này trong thực tế
Điều tuyệt vời nhất là những hệ thống này có thể thay thế hoàn toàn cho những hệ thống truyền thống khó sử dụng. Khi chuyển sang sử dụng hệ thống hồng ngoại, diện tích cần thiết để lắp đặt thiết bị sẽ giảm đi. Bạn có thể loại bỏ những chiếc quạt thông gió lớn và ồn ào, vốn phải hoạt động suốt ngày để thổi không khí nóng ra ngoài. Bạn chỉ cần kết nối các linh kiện lại với nhau, thiết lập thời gian hoạt động, và để vật lý tự lo việc còn lại.