自1988年德國科學家Peter Grunberg與法國科學家Albert Fert于Fe/Cr/Fe多層薄膜結(jié)構(gòu)中發(fā)現(xiàn)巨磁阻（GMR）效應(yīng)以來,不到十年的時間就迅速開發(fā)出了一系列具有深遠影響的磁電子學新器件。尤其是GMR技術(shù)在計算機外存儲器中的應(yīng)用,已使計算機外存儲器的容量獲得突破性的增長,基于GMR的原理,其與磁性顆粒相結(jié)合可用于生物檢測,進一步拓寬了 GMR的應(yīng)用。與IC（Integrate Circuit）工藝兼容、靈敏度高、干擾小、易于集成化與檢測等優(yōu)點使GMR生物傳感器從眾多生物傳感器中脫穎而出,以期能在生物分子診斷、藥物研究、食品與環(huán)境檢測等領(lǐng)域發(fā)揮巨大作用。本論文探討了 GMR傳感器的制備與表面修飾方法,運用自行搭建的GMR檢測系統(tǒng),研究了不同磁性納米顆粒在此傳感系統(tǒng)上的表現(xiàn),選出性能最優(yōu)的顆粒,用于檢測蛋白與汞離子。本論文首先介紹了 GMR傳感器與芯片的制備方法與過程。利用Shamrock金屬膜濺射機在硅片表面沉積GMR多層薄膜結(jié)構(gòu)Ta（50 A）/NiFe（20 A）/CoFe（10 A）/Cu（33 A）/CoFe（25 A）/IrMn（80 A）/Ta（25 A... 

【文章來源】：南京大學江蘇省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

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【學位級別】：博士

【部分圖文】：

生物傳感器示意圖

了固定其中某一鐵磁層磁矩方向，在其一側(cè)再加上一層反鐵磁層，利用鐵磁／反鐵??磁藕合作用使得該層鐵磁層磁矩方向被釘扎而不隨外界磁場方向的變化而變化。??而另一個鐵磁層的磁矩方向則呈現(xiàn)自由態(tài)，能隨外界磁場變化而變化（圖１．２）。自??旋閥結(jié)構(gòu)為：鐵磁自由層（Ｆｒｅｅ?ｌａｙｅｒ）／非磁性導體層／鐵磁性被釘扎層（Ｐｉｎｎｅｄ?ｌａｙｅｒ）／??反鐵磁燈扎層（Ｐｉｎｎｉｎｇ?ｌａｙｅｒ）。反鐵磁層通常由ＩｒＭｎ、ＦｅＭｎ等合金組成，熱穩(wěn)定??性和耐腐蝕性良好，且釘扎效應(yīng)強。被釘扎層和自由層多采用矯頑力小的坡莫合??金。中間導體層一般是Ｃｕ薄膜。自旋閥型結(jié)構(gòu)ＧＭＲ對外磁場在一定范圍有線性??響應(yīng)關(guān)系，同時其飽和場小，靈敏度高，是理想的ＧＭＲ傳感器材料，目前在生物??檢測的應(yīng)用中基本上都是自旋閥型結(jié)構(gòu)。ＧＭＲ效應(yīng)并不是薄膜結(jié)構(gòu)特有的，１９９２??年Ｃｕ－Ｃｏ合金異質(zhì)顆粒膜也被發(fā)現(xiàn)具有ＧＭＲ效應(yīng)［２７，?２８］，顆粒膜是顆粒鑲嵌在??薄膜中所構(gòu)成的復(fù)合材料體系。由于顆粒膜中磁性顆粒磁矩取向隨機，所以具有??各向同性的特點。目前顆粒膜ＧＭＲ效應(yīng)的研究主要是二大材料系列：一是銀系，??如?Ｃｏ－Ａｇ

應(yīng)用于生物監(jiān)測領(lǐng)域，是一種對磁標記（ｍａｇｎｅｔｉｃ?ｌａｂｅｌ）的生物樣本進行監(jiān)測的傳感??技術(shù)。目前ＧＭＲ生物傳感器大多采用自旋閥的多層薄膜結(jié)構(gòu)。ＧＭＲ生物傳感器??由ＧＭＲ傳感器、磁性顆粒與相關(guān)讀出電路組成，其工作原理如圖１．３。在外界磁??場（Ｈａｐｐｌ）作用下，固定到傳感器表面的磁性顆粒能被磁化，而該磁化所引起的磁場??作用在自由層上，使自由層的磁矩方向發(fā)生偏轉(zhuǎn)，傳感器的電阻由于ＧＭＲ效應(yīng)也??發(fā)生改變。在一定的范圍內(nèi)，當固定到傳感器表面的磁性顆粒數(shù)量越多，ＧＭＲ傳??感器的電阻變化也就越大，最后這種電阻變化可以通過集成的電路系統(tǒng)讀出（圖??１．４）。??物分字??磁＾＾粒＼??』自由層??—ｆ被釘扎層??巨磁阻（ＧＭＲ）傳感器??？???Ｈａｐｐｌ??圖１．３?ＧＭＲ生物傳感器原理圖??Ｆｉｇｕｒｅ?１．３?ｔｈｅｏｒｅｔｉｃａｌ?ｓｃｈｅｍｅ?ｏｆ?ＧＭＲ?ｂｉｏｓｅｎｓｏｒ??７??

【參考文獻】：
期刊論文
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博士論文
[1]高效農(nóng)藥殘留物檢測酶納米生物傳感器的研制[D]. 關(guān)樺楠.東北林業(yè)大學 2011
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碩士論文
[1]零價汞的去除及汞離子檢測[D]. 張偉彥.大連理工大學 2012
[2]GMR傳感器的微加工制作[D]. 岳廷.安徽大學 2011



本文編號：3463224