Abstract
The ${\mu}$-turn coil having a width of ${\mu}m$ on the GMR-SV (giant magnetoresistance-spin valve) device based on the antiferromagnetic IrMn layer was fabricated by using the optical lithography process. In the case of GMR-SV film and GMR-SV device, the magnetoresistance ratios and the magnetic sensitivities are 4.4%, 2.0%/Oe and 1.6 %, 0.1%/Oe, respectively. In the y-z plane the distribution of magnetic field of GMR-SV device and $10{\mu}$-turns coil which put under the several magnetic bead(MB)s with a diameter of $1{\mu}m$ attached to RBC (red blood cell) was analyzed by the computer simulation using the finite element method. When the AC currents of 20 kHz from 0.1 mA to 10.0 mA flow to the 10 turns ${\mu}$-coil, the magnetic field at the position of $z=0{\mu}m$ at the center of coil was calculated from $30.1{\mu}T$ to $3060{\mu}T$ in proportion to the current. The magnetic field at the position of $z=10{\mu}m$ was decreased to one-sixth of that of $z=0{\mu}m$. It was confirmed that the $10{\mu}$-turn coil having enough magnitude of magnetic field for the capture of RBC is possible to use as a biosensor for the detection of magnetic beads attached to RBC.
광 리소그래피 공정을 이용하여 반강자성체 IrMn 층을 기반으로 하는 GMR-SV(giant magnetoresistance-spin valve) 소자 위에 ${\mu}m$ 선폭 크기의 코일을 적층하여 미크론 크기 코일을 제작하였다. GMR-SV 박막일 때와 소자 제작 후의 자기저항비와 자장감응도는 각각 4.4 %, 2.0 %/Oe와 1.6 %, 0.1 %/Oe로 나타났다. 여러 개의 $1{\mu}m$ 크기인 자성비드가 붙은 적혈구 바로 아래 위치에 놓일 소자와 10번 감은 미크론 크기 코일에 흐르는 AC 및 DC 전류 크기에 따른 자기장 분포를 유한요소법 전산모사로 분석하였다. 코일 중심인 $z=0{\mu}m$에서 주파수 20 kHz인 AC 전류가 0.1 mA에서 10.0 mA로 증가하면 이 값에 비례하여 자기장의 크기는 $30{\mu}T$에서 $3060{\mu}T$로 증가하였다. 그리고 코일 중심에서부터 $z=10{\mu}m$에서 자기장 크기는 $z=0{\mu}m$인 중심에서 보다 1/6배로 줄어들었다. 미크론 크기 코일에 흐르는 전류에 의해 생성되는 자기장은 적혈구 포획용으로 충분한 크기를 갖고 있어서 검출용 바이오센서로 활용 가능함을 확인 할 수 있었다.
