巨磁阻自旋閥在生醫感測上的應用

本論文欲利用磁性奈米微粒代替螢光分子作為免疫反應的標的物。論文第一部份為巨磁阻自旋閥多層膜的製備，第二部分為自旋閥感測器原件的製作。首先第一部份，我們使用RF sputter製備磁性多層膜，所使用的靶材有Ni80Fe20、Ir20Mn80、Ta、Cu。自旋閥膜層的設計為SiO2/Ta /NiFe/Cu/NiFe/IrMn/Ta。藉由四點探針來量測薄膜的磁阻變化，VSM來量測薄膜的磁化曲線，並用Auger來分析薄膜的組成成份，用XRD分析晶體結構，AFM量測薄膜粗糙度和膜厚，FESEM量測薄膜厚度和均勻性。第一代自旋閥完成後，在磁性、電性、結構上並沒有良好的結果。推測可能是薄膜的粗糙度太大造成自旋閥失效。因此調變濺鍍機台的power、工作壓力，以求達到高平整的薄膜。但實驗後發現Ag薄膜本身的粗糙度偏高，約為2nm，並不適合作為自旋閥的材料。第二代自旋閥藉由NiFe當seed layer，可成功的鍍出（111）優選方向薄膜，成功的做出鐵磁反鐵磁的交換異向性，在磁滯曲線量測上可得到完整的兩個鐵磁層翻轉路徑。在磁阻變化上量測到了形狀像似pseudo spin valves的磁阻變化曲線，磁阻變化的大小為0.2％。論文的第二部份，首先測試了lift off、濕蝕刻、RIE（離子轟擊）三種方法來定義自旋閥的形狀。第二道光罩使用lift off的方式定義出Al導線的位置，第三道光照使用RIE定義SiO2，最後（第四道）在SiO2上利用SU8光阻定義免疫反應區域。原件製作完成後，使用帶有Cy3的anti-rabbit Ig G及APTS測試sensor的免疫反應區域，測試結果顯示，使用SU8光阻在SiO2上定義反應區後，SiO2仍可有效與APTS鍵結，因此成功證實sensor的免疫反應區域是可用的。使用APTS、goat anti rabbit Ig G、rabbit Ig G、goat anti rabbit Ig G＋Cy3初步測試了sandwich免疫反應，測試結果顯示在SiO2上使用這四種分子來做sandwich免疫反應是可行的。另外，與材料系尖端儲存薄膜實驗室合力製作的自旋閥感測晶片，自旋閥在製作成原件後幾乎沒有磁阻變化損失（3％變成2.9％）。藉由改變snsor的長寬比可以改變sensor自由層的Hc大小。

關鍵字

生醫晶片；自旋閥；生醫感測；巨磁阻

參考文獻

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