[發明專利]自旋閥GMR薄膜結構、具有其的生物傳感器及制作方法

有效

• 申請號: 201210183979.1
• 申請日: 2012-06-05
• 公開（公告）號: CN102706954A
• 公開（公告）日: 2012-10-03
• 發明（設計）人: 曲炳郡;楊華;雷博
• 申請（專利權）人: 清華大學
• 主分類號: G01N27/72
• 分類號: G01N27/72
• 代理公司: 北京清亦華知識產權代理事務所(普通合伙) 11201
• 代理人: 張大威

1.一種自旋閥巨磁電阻GMR薄膜結構，其特征在于，包括：

襯底；

形成在所述襯底之上的緩沖層；

依次形成在所述緩沖層之上的復合自由層；

形成在所述復合自由層之上的隔離層，所述隔離層為非磁材料；

形成在所述隔離層之上的被釘扎層；

形成在所述被釘扎層之上的釘扎層；以及

形成在所述釘扎層之上的覆蓋層。

2.如權利要求1所述的自旋閥GMR薄膜結構，其特征在于，所述覆蓋層包括Ta。

3.如權利要求1所述的自旋閥GMR薄膜結構，其特征在于，所述釘扎層包括IrMn，所述被釘扎層包括CoFe。

4.如權利要求1所述的自旋閥GMR薄膜結構，其特征在于，所述隔離層包括Cu。

5.如權利要求1所述的自旋閥GMR薄膜結構，其特征在于，所述復合自由層包括第一自由層和第二自由層，其中，所述第一自由層包括NiFe，所述第二自由層包括CoFe。

6.如權利要求1所述的自旋閥GMR薄膜結構，其特征在于，所述緩沖層包括β-Ta。

7.如權利要求1所述的自旋閥GMR薄膜結構，其特征在于，所述緩沖層的厚度為5nm、所述復合自由層的厚度為5.5nm、所述隔離層的厚度為1.8nm、所述被釘扎層的厚度為3.5nm、所述釘扎層的厚度為11nm、所述覆蓋層的厚度為3nm。

8.一種生物傳感器，其特征在于，包括：

如權利要求1-7任一項所述的自旋閥GMR薄膜結構；

形成于所述自旋閥GMR薄膜結構相連的金屬導線；

覆蓋所述自旋閥GMR薄膜結構及部分地覆蓋所述金屬導線的鈍化層；以及

形成在所述鈍化層之上的生物親和層。

9.如權利要求8所述的生物傳感器，其特征在于，所述鈍化層為SiO2。

10.如權利要求8所述的生物傳感器，其特征在于，所述生物親和層為Au。

11.一種生物傳感器的制作方法，其特征在于，包括以下步驟：

提供襯底，并對所述襯底進行清洗；

在所述襯底之上形成自旋閥GMR薄膜，并刻蝕所述自旋閥GMR薄膜以形成如權利要求1-7任一項所述的自旋閥GMR薄膜結構；

形成于所述自旋閥GMR薄膜結構相連的金屬導線；

形成覆蓋所述自旋閥GMR薄膜結構及所述金屬導線的鈍化層；

在所述鈍化層之上形成生物親和層；以及

刻蝕所述鈍化層及所述生物親和層以暴露所述金屬導線的一部分。

12.如權利要求11所述的生物傳感器的制作方法，其特征在于，還包括：

對所述襯底進行氧化以形成絕緣襯底。

13.如權利要求11所述的生物傳感器的制作方法，其特征在于，還包括：

通過離子束刻蝕法間隔地對所述自旋閥GMR薄膜進行刻蝕。

14.如權利要求11所述的生物傳感器的制作方法，其特征在于，所述鈍化層通過兩次PECVD形成。

15.一種多通道掃描電路檢測系統，其特征在于，包括：

如權利要求8-10任一項所述生物傳感器；

多通道檢測器，所述多通道檢測器與所述生物傳感器相連；

多路選擇器，所述多路選擇器與所述多通道檢測器相連；

低噪聲放大器，所述低噪聲放大器與所述多路選擇器相連；

帶通濾波器，所述帶通濾波器與所述低噪聲放大器相連；以及

LabVIEW控制器，所述LabVIEW控制器用于對所述多通道檢測器和所述多路選擇器進行控制。

16.一種生物檢測方法，其特征在于，包括以下步驟：

將待測生物分子和納米磁球進行結合以形成攜帶磁標記的待測生物分子；

將所述攜帶磁標記的待測生物分子固定在權利要求8-10中任一項所述的生物傳感器的表面；以及

檢測所述納米磁球的邊緣場響應信號，并將所述納米磁球的邊緣場響應信號轉換為對應的電壓信號以檢測所述待測生物分子的濃度。