Abstract
In this research, we investigate the properties of membrane and thin film sensor which is using magnetic resonance properties. we expect to $Si_xN_y$ and SiC materials as membrane materials, we measured thin film stress and properties to find the best membrane fabrication condition. Of the two membrane, $Si_xN_y$ thin film is the better than SiC thin film. because of an adequate tensile stress and lower thermal expansion coefficient as sensor structure layer. After performing deposition and patterning thin film sensor material on $Si_xN_y$, we analyzed the magnetic hysteresis and magnetic resonance frequency of sensor. If the magnetic field which is applied in sensor material is removed, magnetization made by magnetic field is transited to elastic mode. moreover. energy radiation is induced during the transition and voltage generates in sensor by energy radiation. At this moment, If voltage generation period is longer, mechanical vibration is induced and signal is generated by mechanical vibration. we also see that as the increase of thin film sensor' length and width, magnetic resonance frequency is decreased.
본 연구에서는 자기 공명 특성을 이용한 박막 센서의 멤브레인 및 박막 센서의 특성을 알아보았다. 멤브레인으로 유망한 물질로 $Si_xN_y$과 SiC가 있으며, 최적의 멤브레인 형성 조건을 알고자 박막의 잔류 응력 및 물성을 비교 분석하였다. 그 중에서 박막 센서에 적용 가능한 멤브레인으로 SiC보다 적절한 인장응력과 낮은 열팽창 계수를 가지는 $Si_xN_y$이 센서의 구조층으로 우수하였으며, $Si_xN_y$위에 박막 센서 물질을 증착 및 패턴닝(patterning)을 함으로써 센서의 자기 이력 곡선 및 자기 공진 주파수를 분석하였다. 센서에 인가되는 외부 자기장을 제거하면 자장에 의해 형성된 자화(magnetization)가 탄성 모드로 바뀌면서 에너지 방출에 의해 센서에서 전압이 발생하는데 이때 전압 발생 구간이 길어지면 기계적 진동이 야기되어 신호가 발생한다. 그리고 센서의 길이 및 폭이 증가할수록 자기공명 주파수가 감소하는 것을 볼 수 있다.
