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NiFe/Ta(t)/NiFe 박막을 이용한 평면홀 바이오센서로서 고감도 특성 연구

한국자기학회지, Volume 30, Number 5, 31 Oct 2020, Pages 156-161
이상석 * (상지대학교 한방의료공학과)
Abstract
바이오센서로 활용할 미세한 자기장을 측정하는 소자로서 단순한 다층박막 십자 모양의 전류단자와 전압단자를 형성하였다. 자
화용이축과 수직으로 외부자기장을 가하여 측정된 평면홀전압(PHV) 곡선으로부터 평면홀전압 민감도(SPHV)를 구하였다. NiFe(6
nm)/Ta(20 nm)/NiFe(6 nm) 다층박막 구조 시료에 대한 PHV 곡선은 외부자기장 0 Oe를 중심으로 ±0.9Oe 미세한 자기장 영역에
서 선형적으로 변하였고, SPHV가 500 V/Oe인 민감도 특성을 보였다. 특히 센싱전류가 1.0mA에서 40mA 증가함에 따라
SPHV는 398 V/Oe에서 2.0mV/Oe로 나타났다. 이러한 결과는 바닥층 Ta 층과 강자성체 NiFe 층으로 형성된 다층박막 구조로
도 높은 감도를 갖는 PHR 바이오센서로 개발할 수 있는 가능성을 제시하였다.

As a device that measures a fine magnetic field to be used as a biosensor, a simple multilayered cross-shaped current and voltage
terminals are formed. The sensitivity of planar Hall voltage sensitivity (SPHV) were obtained from the planar Hall voltage (PHV)
curve, which was measured by applying an external magnetic field perpendicular to the magnetization easy axis. The PHV curve for
the NiFe(6 nm)/Ta(20 nm)/NiFe(6 nm) multilayer changed linearly in the region of ±0.9 Oe, and the SPHV was 500 V/Oe. In
particular, as the increased sensing current from 1.0 mA to 40 mA, the SPHV was from 2.0 mV/Oe to 398 V/Oe. These results
suggested the possibility of developing a PHR biosensor with high sensitivity even with a multilayer structure formed of a bottom Ta
layer and a ferromagnetic NiFe layer.
 
Keywords: 자화용이축; 센싱전류; 평면홀전압 (PHV); 민감도; 바닥층; magnetic easy axis; sensing current; planar Hall voltage (PHV); sensitivity; bottom layer
DOI: https://doi.org/10.4283/JKMS.2020.30.5.156