GMR自旋阀生物传感器平面结构及钝化层设计.pdf

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1、第23卷第5期传感技术学报V01．23No．52010年5月CHINESEJOURNALOFSENSORSANDACTUATORSMav2010TheDesignofthePlaneStructureandthePassivationofGMRSpin-VavleBiosensorsZHAOFulong，QUBing]un，RENTianling，LIULitian(InstituteofMicroelectronicsofTsinghuaUniversity，Beijing100084，China)Abstract：Aseriesofsen

2、sorsconstructedbyonesingleGMRspinvalvestripewithdifferentwidthwasfabricatedandmeasuredinthispaper．Acomparisonoftheircoercivity(H。)，coupledfield(H)andlinearrange(Hindicatedthatthesensorwithawidthof4mdemonstratedthebestperformance，foritslinearrangewasonthezero—symmetric，inadd

3、ition，itscoercivitywasSOsmallanditslinearrangewassobigthatitsresistancewasbasi—callynotaffectedbyweakmagneticfield．ThedesignofthepassivationlayeroftheWheatstonebridgeBiosensor，whichwasconstructedbyfourspinvalvestrips，adoptedtheapproachbyspinningcoatingofaSU一8layeronthesurfa

4、ceofthebiosensorandholingonthespecificregionoftheSU一8belowwhichwasthesensorsignalunitofthebiosensor．Inthisway，thesensorcanworkintheliquidenvironmentsuccessfullyandthesignalunitandreferenceunitofthebiosensorcanbedistinguished．Keywords：biosensor；spin—valve；width；passivationEE

5、ACC：7230JGMR自旋阀生物传感器平面结构及钝化层设计水赵复龙，曲炳郡，任天令，刘理天(清华大学微电子学研究所，北京100084)摘要：为设计性能优良的磁电阻传感单元，制作了一系列由不同宽度的单条GMR自旋阀磁电阻条所构成的传感器，并对并对它们的性能进行了测试。综合比较不同宽度传感器的矫顽力、耦合场。和线性范围H⋯，发现传感器最佳宽度为4m，具有此宽度的传感器不仅线性区关于零场对称，而且矫顽力很小、线性范围很大，受弱磁场的影响很小。对由四个磁电阻条构成的惠斯通电桥传感器的钝化层设计采取了在传感器表面旋涂SU一8胶并在其电桥信号单元覆盖区

6、开孑L的办法，不仅满足了传感器在液体环境的测量要求，而且能够很好的区分传感器中的信号单元和参考单元。关键词：生物传感器；自旋阀；宽度；钝化层中图分类号：TP212．3文献标识码：A文章编号：1004—1699(2010)0s一0607-04近年来，磁生物传感器受到越来越广泛的关注，场Ⅳ。，和线性范围Ⅳ⋯与其宽度存在密的关特别是巨磁电阻GMR(GiantMagnetoresistance)生物系¨⋯，而自旋阀磁电阻膜的这些性能对传感器的性传感器由于具有灵敏度高、生物特异性好、适于自动能优劣尤为重要，本文制备并测试了一系列不同宽化分析及可实时检测

7、的特点】』，其基本原理是首先度的GMR自旋阀磁电阻条，确定了最终设计传感依靠生物特异性结合将待检测生物分子(DNA、蛋器时所应选用的条宽。对于传感器钝化层的设计，白等)生长在传感器表面，然后将表面修饰有生物国际上的研究成果显示出了它的多样性，总的来说功能团的超顺磁性磁球与待测生物分子相结合，最其设计的要点在于使用尽可能薄的钝化层对传感器后当具有弱磁检测功能的GMR生物传感器检测到在液体化境下的测试实现保护，本文设计的钝化层磁球的磁场时，就可以换算成待测生物分子的浓度。在保护传感器以及区分信号单元和参考单元方面能对于GMR自旋阀磁电阻膜，其矫顽

8、力、耦合够起到很好的作用，这样的设计使得实验初期对传感器性能的评估得以实现。项目来源：国家863计划项目资助(2006AA03Z317)收稿日期：2010一O1—2