[发明专利]自旋阀GMR薄膜结构、具有其的生物传感器及制作方法

权利要求书

1.一种自旋阀巨磁电阻GMR薄膜结构，其特征在于，包括：

衬底；

形成在所述衬底之上的缓冲层；

依次形成在所述缓冲层之上的复合自由层；

形成在所述复合自由层之上的隔离层，所述隔离层为非磁材料；

形成在所述隔离层之上的被钉扎层；

形成在所述被钉扎层之上的钉扎层；以及

形成在所述钉扎层之上的覆盖层。

2.如权利要求1所述的自旋阀GMR薄膜结构，其特征在于，所述覆盖层包括Ta。

3.如权利要求1所述的自旋阀GMR薄膜结构，其特征在于，所述钉扎层包括IrMn，所述被钉扎层包括CoFe。

4.如权利要求1所述的自旋阀GMR薄膜结构，其特征在于，所述隔离层包括Cu。

5.如权利要求1所述的自旋阀GMR薄膜结构，其特征在于，所述复合自由层包括第一自由层和第二自由层，其中，所述第一自由层包括NiFe，所述第二自由层包括CoFe。

6.如权利要求1所述的自旋阀GMR薄膜结构，其特征在于，所述缓冲层包括β-Ta。

7.如权利要求1所述的自旋阀GMR薄膜结构，其特征在于，所述缓冲层的厚度为5nm、所述复合自由层的厚度为5.5nm、所述隔离层的厚度为1.8nm、所述被钉扎层的厚度为3.5nm、所述钉扎层的厚度为11nm、所述覆盖层的厚度为3nm。

8.一种生物传感器，其特征在于，包括：

如权利要求1-7任一项所述的自旋阀GMR薄膜结构；

形成于所述自旋阀GMR薄膜结构相连的金属导线；

覆盖所述自旋阀GMR薄膜结构及部分地覆盖所述金属导线的钝化层；以及

形成在所述钝化层之上的生物亲和层。

9.如权利要求8所述的生物传感器，其特征在于，所述钝化层为SiO2。

10.如权利要求8所述的生物传感器，其特征在于，所述生物亲和层为Au。

11.一种生物传感器的制作方法，其特征在于，包括以下步骤：

提供衬底，并对所述衬底进行清洗；

在所述衬底之上形成自旋阀GMR薄膜，并刻蚀所述自旋阀GMR薄膜以形成如权利要求1-7任一项所述的自旋阀GMR薄膜结构；

形成于所述自旋阀GMR薄膜结构相连的金属导线；

形成覆盖所述自旋阀GMR薄膜结构及所述金属导线的钝化层；

在所述钝化层之上形成生物亲和层；以及

刻蚀所述钝化层及所述生物亲和层以暴露所述金属导线的一部分。

12.如权利要求11所述的生物传感器的制作方法，其特征在于，还包括：

对所述衬底进行氧化以形成绝缘衬底。

13.如权利要求11所述的生物传感器的制作方法，其特征在于，还包括：

通过离子束刻蚀法间隔地对所述自旋阀GMR薄膜进行刻蚀。

14.如权利要求11所述的生物传感器的制作方法，其特征在于，所述钝化层通过两次PECVD形成。

15.一种多通道扫描电路检测系统，其特征在于，包括：

如权利要求8-10任一项所述生物传感器；

多通道检测器，所述多通道检测器与所述生物传感器相连；

多路选择器，所述多路选择器与所述多通道检测器相连；

低噪声放大器，所述低噪声放大器与所述多路选择器相连；

带通滤波器，所述带通滤波器与所述低噪声放大器相连；以及

LabVIEW控制器，所述LabVIEW控制器用于对所述多通道检测器和所述多路选择器进行控制。

16.一种生物检测方法，其特征在于，包括以下步骤：

将待测生物分子和纳米磁球进行结合以形成携带磁标记的待测生物分子；

将所述携带磁标记的待测生物分子固定在权利要求8-10中任一项所述的生物传感器的表面；以及

检测所述纳米磁球的边缘场响应信号，并将所述纳米磁球的边缘场响应信号转换为对应的电压信号以检测所述待测生物分子的浓度。