DE102006019484A1

DE102006019484A1 - OMR(organo-megneto-resisitver)-Sensor und Verfahren zur Herstellung

Info

Publication number: DE102006019484A1
Application number: DE200610019484
Authority: DE
Inventors: Ralph Dr. Pätzold; Gotthard Dr. Rieger; Manfred Dr. Rührig; Wiebke Sarfert; Günter Dr. Schmid; Joachim Dr. Wecker; Roland Dr. Weiss
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 2006-04-26
Filing date: 2006-04-26
Publication date: 2007-10-31
Also published as: WO2007125021A2; WO2007125021A3

Abstract

Die Erfindung betrifft einen OMR-Sensor und Verfahren zur Herstellung eines organischen magnetoresistiven Sensors. Der Sensor ist drucktechnisch herstellbar und das Verfahren zur Herstellung umfasst zumindest ein Aufbringen einer unstrukturierten Schicht nach einem massenfertigungstauglichen Prozessschritt.

Description

Die Erfindung betrifft einen OMR-Sensor und Verfahren zur Herstellung eines organischen magnetoresistiven Sensors.
Bekannt sind AMR, GMR und TMR-Sensoren, beispielsweise aus der Veröffentlichung „Sandwiches mit riesigem Magnetwiderstand" von J. Wecker, R. Richter und R. Kinder erschienen in „Physik in unserer Zeit" 33. Jahrgang, 2002, Heft. Nr. 5, Seite 210.
In der Datenspeicherung und Datenverarbeitung finden diese Sensoren ein weites Anwendungsfeld, so dass ständig an einer Verbesserung der Herstellungsverfahren dieser Sensoren und der Sensoren an sich gearbeitet wird.
Bekannt ist die Herstellung der GMR und TMR-Sensoren in Dünnfilmtechnologie, ein sehr kostspieliges Verfahren, das viele empfindliche Arbeitsschritte umfasst.
Aufgabe der Erfindung ist es daher, einen billigen und daher auch für Einwegprodukte geeigneten magnetoresistiven Sensor und ein Verfahren zur Herstellung dieses Sensors zu schaffen, damit neue Märkte und Anwendungen, in denen dieser Sensor eingesetzt werden kann, eröffnet werden.
Gegenstand der Erfindung ist ein Sensor auf der Basis des magnetoresistiven Effekts, der über massenfertigungstaugliche Beschichtungstechniken wie Rakeln, Drucken, Inkjetdrucken, Prägeverfahren und/oder Siebdruck erhältlich ist. Außerdem ist Gegenstand der Erfindung ein Verfahren zur Herstellung eines Dünnschicht-Sensors auf der Basis des magnetoresistiven Effekts, bei dem zumindest eine nicht strukturierte funktionelle Schicht über ein einfaches Beschichtungsverfahren wie spin-coating, Aufschleudern, Aufsprühen und/oder ein sonstiges Verfahren, das über physikalische und/oder chemische Gasphasenabscheidung, beschichtet und/oder zumindest eine strukturierte funktionelle Schicht über ein massenfertigungstaugliches Verfahren wie Rakeln, Prägen, Drucken, Siebdrucken und/oder Inkjetprinting hergestellt wird.
Das Verfahren zur Herstellung umfasst z.B. großflächige Beschichtungsverfahren, die ein nachträgliches Strukturieren erlauben. Z.B. kann die Schicht großflächig aufgebracht werden und anschließend durch Ätz- und/oder Lift-Off-Prozesse strukturiert werden. Damit eingeschlossen sind Materialien, die ein strukturieren durch Photovernetzung, Photolithographie und/oder Photopassivierung erlauben.
Der OMR-Sensor kann demnach sowohl nur unstrukturierte Schichten als auch eine Kombination von strukturierten und unstrukturierten Schichten und auch nur strukturierte Schichten umfassen. Das Verfahren kann entsprechend entweder beide Arten von Prozessen, strukturiertes Aufbringen und unstrukturiertes Aufbringen, allein oder in Kombination umfassen. Außerdem ist natürlich auch eine Strukturierungstechnik, bei der zunächst unstrukturiert aufgebracht wird und hinterher strukturiert wird, von dem Erfindungsgedanken mit umfasst.
Ebenso gut kann das Verfahren auf kleinere Einheiten mit geringer Stückzahl anwendbar sein.
Nach einer vorteilhaften Ausführungsform des Verfahrens umfasst das Herstellungsverfahren zumindest folgende Arbeitsschritte:

– Aufbringen einer ersten leitfähigen Schicht auf eine Trägerschicht
– Aufbringen einer zweiten halbleitenden Schicht auf die untere leitfähige Schicht
– Aufbringen einer dritten leitfähigen Schicht auf die mittlere halbleitende Schicht.

Nach einer vorteilhaften Ausführungsform umfasst das Verfahren beim Aufbringen zumindest einer strukturierten Schicht eine der Methoden wie Drucken, Prägen, Rakeln, Imprintverfahren, Siebdrucken, inkjet-Drucken oder andere, die aus der Literatur über beispielsweise Herstellung von Geldscheinen, Farbbildern, etc. bekannt sind.
Nach einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform wird zumindest ein Prozessschritt des Verfahrens kontinuierlich durchgeführt, so dass eine Schicht beispielsweise auf einem bandartigen Träger oder einem bandartigen Substrat erhalten wird. Dabei ist es auch möglich, dass ein Prozessschritt zur strukturierten Aufbringung der Schicht im kontinuierlichen Verfahren durchgeführt wird. Beispielsweise eignet sich hier Rolle-zu-Rolle (reel-to-reel) Druckverfahren.
Es werden über die genannten Methoden beispielsweise polymer vorliegende Schichten aufgebracht. Es können polymere, oligomere, monomere und/oder noch unvernetzte Monomere mit oder ohne Lösungsmittel(gemische) oder sonstige Schichten aus organischem Material nach dem Verfahren nach der Erfindung aufgebracht und strukturiert werden.
Unter dem Begriff "organisches Material" sollen alle Arten von organischen, metallorganischen und/oder anorganischen Kunststoffen unter Ausnahme der klassischen auf Germanium, Silizium usw. basierenden Halbleitermaterialien verstanden werden. Es ist auch möglich, gefüllte Kunststoffe und Hybrid materialien einzusetzen. Ferner soll der Begriff "organisches Material" ebenfalls nicht auf kohlenstoffhaltiges Material beschränkt sein, vielmehr sind auch Materialien wie Silicone möglich. Weiterhin sind neben polymeren und oligomeren Substanzen auch so genannte "small molecules" verwendbar.
So kann die funktionelle Halbleiterschicht beispielsweise aus Polythiophenen, Polyalkylthiophen, Poly-Di-Hexyl-Ter-Thiophen (PDHTT), Polythienylenvinylenen, Polyfluoren-Derivaten oder konjugierten Polymeren bestehen, um eine Auswahl an möglichen Substanzen zu benennen.
Diese Materialien können beliebige Dotierungen haben, wobei auch nicht die ganze Schicht dotiert sein muss, sondern beispielsweise nur der an eine nächste Schicht angrenzende Bereich (Interface) dotiert sein kann.
Es können als organisches Material blends beliebiger Polymere mit beliebigen Füllstoffen, auch leitfähigen und/oder magnetischen Füllstoffen eingesetzt werden. Auch die Füllstoffe können in beliebigen Fraktionen vorliegen und in Korngöße und Zusammensetzung beliebig variieren. Daneben oder ergänzend können auch Polymere, Polymergemische und/oder Kunststoffe mit z.B. im Polymer gebundenem, Magnetpulver eingesetzt werden.
Nach einer weiteren Ausführungsform wird zumindest eine der funktionellen Schichten des Sensors auf der Basis des magnetoresistiven Effekts dotiert, um die Einsatzspannung und/oder die Betriebsspannung gezielt einstellen zu können.
Der Sensor auf Basis des magnetoresistiven Effekts umfasst zumindest drei Schichten, zwei elektrisch leitfähige und eine organische Dünnschicht. Dabei ist der Begriff „Schicht" nicht eng als gesonderte Schicht auszulegen, sondern es wird auf eine Funktionalität abgestellt. So kann durchaus eine der leitfähigen Schichten durch eine Dotierung einer mittleren Schicht ersetzbar sein, wobei dann bei der Zählung der Schichten im Dünnschichtbauteil an der Stelle nur eine Schicht gezählt werden kann, von der Funktionalität her aber sind in der Schicht doch zwei Schichten enthalten.
Jede der Schicht kann mit beliebigen Dopanden versetzt sein. Gedacht ist an Versetzungen mit Dopanden und Dotierungen wie sie beispielsweise in Applied Physics Letters 88, 152107 (2006) und in Journal of Applied Physics Vol. 94, Number 1, Seite 359 beschrieben sind.
Die organische(n) Dünnschicht(en) können entweder halbleitend, leitend oder isolierend sein. Dabei ist keiner der Begriffe streng begrenzt, sondern es gibt fließende Übergänge. Innerhalb eines organischen elektronischen Bauteils ist die Aufteilung jedoch klar, weil im Zusammenhang mit den übrigen Schichten eindeutig formuliert werden kann, welche der Schichten des organischen elektronischen Dünnschichtbauteils als halbleitend, leitend oder isolierend wirkt.
Die Herstellung eines MR Sensors auf Basis einer kostengünstigen und daher massenfertigungstauglichen Drucktechnologie verspricht einen starken Preisvorteil gegenüber bekannten auf klassischen Halbleitern basierenden Technologien.
Die Erfindung betrifft einen OMR-Sensor und Verfahren zur Herstellung eines organischen magnetoresistiven Sensors. Der Sensor ist drucktechnisch herstellbar und das Verfahren zur Herstellung umfasst zumindest ein Aufbringen einer unstrukturierten Schicht nach einem massenfertigungstauglichen Prozessschritt.

Claims

Sensor auf der Basis des magnetoresistiven Effekts, der über massenfertigungstaugliche Beschichtungstechniken wie Rakeln, Drucken, Inkjetdrucken, Prägeverfahren und/oder Siebdruck erhältlich ist.
Sensor nach Anspruch 1, der zumindest drei Schichten umfasst.
Verfahren zur Herstellung eines Dünnschicht-Sensors auf der Basis des magnetoresistiven Effekts, bei dem zumindest eine nicht strukturierte funktionelle Schicht über ein einfaches Beschichtungsverfahren wie spin-coating, Aufschleudern, Aufsprühen und/oder ein sonstiges Verfahren, das über physikalische und/oder chemische Gasphasenabscheidung, beschichtet und/oder zumindest eine strukturierte funktionelle Schicht über ein massenfertigungstaugliches Verfahren wie Rakeln, Prägen, Drucken, Siebdrucken und/oder Inkjetprinting hergestellt wird.
Verfahren nach Anspruch 3, das zumindest folgende Arbeitsschritte umfasst: – Aufbringen einer ersten leitfähigen Schicht auf eine Trägerschicht – Aufbringen einer zweiten halbleitenden Schicht auf die untere leitfähige Schicht – Aufbringen einer dritten leitfähigen Schicht auf die mittlere halbleitende Schicht.
Verfahren nach Anspruch 3 oder 4, das beim Aufbringen zumindest einer strukturierten Schicht eine der Methoden ausgewählt aus der Gruppe folgende Techniken umfassend: Drucken, Prägen, Rakeln, Imprintverfahren, Siebdrucken, inkjet-Drucken benutzt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 3 bis 5, wobei zumindest ein Prozessschritt des Verfahrens kontinuierlich durchgeführt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 3 bis 6, wobei zumindest eine der aufgebrachten Schichten des Dünnschicht Sensors auf Basis des magnetoresistiven Effekts dotiert und/oder mit einem Dopand versetzt wird.