Het bereiken van de juiste temperatuur voor kwantumchips
Bij het maken van kwantumchips kun je niet zomaar een gewone verwarmer gebruiken. Je hebt een effectieve manier van temperatuurregeling nodig. We hebben ontdekt dat de beste oplossing is om korte golflengte-infraroodlampen te combineren met digitale controllers met hoge precisie. Dit is de enige manier om de exacte gewenste temperatuur te bereiken, zonder dat het materiaal beschadigd raakt.
De uitdagingen rondom temperatuurregeling
Een gewone verwarmer is hier niet voldoende. Als je geen digitale controller gebruikt om de temperatuur te regelen, loop je risico’s. Eén kleine fout kan al leiden tot beschadiging van de kwantumchip.
We gebruiken deze controllers om de stroomsterkte in real time aan te passen. Het doel is om de chip binnen een fractie van een graad op de gewenste temperatuur te brengen. Als de controller ook maar even achterblijft, loopt je risico op thermische schokken. En geloof me, dat wil je zeker niet.
De componenten die worden gebruikt
We gebruiken meestal kwarts-halogeenlampen. Ze zijn ideaal, omdat ze veel vermogen in een klein gebied kunnen leveren. Hierdoor wordt er intensieve straling gegenereerd, zonder dat er veel ruimte nodig is. Bovendien wordt de warmte rechtstreeks in het materiaal gebracht. Je verspilt geen energie aan het opwarmen van de lucht rondom de chip.
Er is echter één probleem: je moet goed opletten op de spanning. Deze lampen vereisen veel stroom, waardoor de stroomvoorziening onder druk komt te staan. Als je een systeem hebt dat bedoeld is voor 230V, maar de stroomstabiliteit in je laboratorium slecht is, gaan de lampen veel te snel kapot. Ik raad aan om gebruik te maken van gespecialiseerde, gestabiliseerde circuits. Dit bespaart je de moeite om elke paar weken nieuwe lampen te vervangen.
Het gebruik in het laboratorium
In de wereld van kwantumfabricage gebruiken we deze lampen voor het ontdoen van gasen en voor het aanbrengen van bepaalde behandelingen op de chip. De korte golflengte-straling bereikt snel de oppervlaklagen van de chip. Dit is veel sneller dan wanneer je gebruik maakt van een convectiekookoven.
Er is echter wel een nadeel: deze intensiteit zorgt voor veel warmte in de behuizing. Als de koelfans niet goed werken, zal de controller een alarm afgeven en alles uitschakelen.
Het is een soort balansactie, maar dit zorgt er wel voor dat je de benodigde snelheid van temperatuurstijging kunt bereiken, zonder dat je een enorme oven nodig hebt.