Tại sao chúng ta sử dụng tia hồng ngoại trong các cảm biến sinh học?
Khi chế tạo các cảm biến sinh học, chúng ta phải tìm kiếm sự cân bằng tinh tế giữa việc cung cấp đủ nhiệt độ để làm khô chất kết dính và polyme, nhưng nếu nhiệt độ quá cao thì các chất phản ứng sinh học sẽ bị phá hủy. Đó là một sự cân bằng rất nhạy cảm.
Đó chính là lý do chúng ta sử dụng đèn hồng ngoại. Thay vì sử dụng lò nướng lớn để tạo ra nhiệt, đèn hồng ngoại giúp truyền nhiệt trực tiếp vào chất liệu cần xử lý. Cách này không lãng phí không gian, cũng không cần chờ đợi cho đến khi không khí được làm nóng.
Loại bỏ các chất độc hại
Phương pháp sấy truyền thống thường sử dụng chất xúc tác kim loại nặng hoặc dung môi, những thứ gây ra khí độc VOC. Điều này không tốt cho sức khỏe con người lẫn môi trường.
Hồng ngoại thì khác. Chúng ta có thể điều chỉnh ánh sáng từ đèn sao cho phù hợp với tần số dao động của các phân tử polyme. Điều này giúp kích thích quá trình liên kết hóa học diễn ra tự nhiên, mà không cần sử dụng các chất xúc tác độc hại. Nhờ đó, chúng ta có thể đạt được kết quả xử lý tốt mà không gây ô nhiễm.
Tốc độ và nguy cơ cháy nổ
Lò nướng thông thường hoạt động rất chậm; cần rất nhiều thời gian để đạt được nhiệt độ mong muốn. Trong khi đó, đèn hồng ngoại có thể đạt được nhiệt độ cần thiết trong vài giây thôi.
Vì tốc độ cao như vậy, mức tiêu thụ năng lượng cho mỗi chiếc wafer cũng giảm đáng kể. Chúng ta thường sử dụng tia hồng ngoại bước sóng ngắn vì nó có thể xuyên qua các lớp vật liệu một cách nhanh chóng. Ngoài ra, vì không cần chờ đợi lò nướng được làm nóng, thiết bị của chúng ta có thể được thiết kế nhỏ gọn hơn. Như vậy, chúng ta có thể sử dụng nhiều cảm biến hơn trên cùng một bảng thí nghiệm.
Nhưng cũng có một rủi ro: tia hồng ngoại có cường độ cao. Nếu không cẩn thận, chúng ta có thể làm cháy lớp vật liệu cần xử lý trước khi kịp nhận ra. Đó là lý do tại sao chúng ta sử dụng các cảm biến kiểm soát nhiệt độ để theo dõi nhiệt độ một cách chặt chẽ. Chúng ta không thể chỉ “đặt máy lên và quên nó đi”.
Làm sạch quy trình sản xuất
Ngành công nghiệp bán dẫn hiện đang hướng tới các tiêu chuẩn “xanh”. Hồng ngoại hoàn toàn phù hợp với xu hướng này. Không có khí thải từ quá trình đốt cháy, lượng khí carbon thải ra cũng ít hơn – đó là cách làm việc sạch hơn nhiều.
Đối với những ai vẫn sử dụng các phương pháp sấy truyền thống tiêu tốn nhiều năng lượng, việc chuyển sang sử dụng hồng ngoại sẽ mang lại nhiều lợi ích. Quy trình xử lý có thể được rút ngắn từ vài phút xuống còn vài giây. Nhờ đó, chúng ta có thể sản xuất nhiều cảm biến hơn, và việc tuân thủ các tiêu chuẩn môi trường cũng trở nên dễ dàng hơn. Đó là điều hợp lý thôi.