KR100820079B1

KR100820079B1 - 자기저항센서

Info

Publication number: KR100820079B1
Application number: KR1020060132904A
Authority: KR
Inventors: 정명화; 조영훈; 박승영; 윤정범
Original assignee: 한국기초과학지원연구원
Priority date: 2006-12-22
Filing date: 2006-12-22
Publication date: 2008-04-07

Abstract

본 발명은 자기저항센서에 관한 것으로, 스핀소자의 보자력과 자기장 감응영역이 실시간으로 동시에 제어되는 효과를 보이는 자기저항센서에 관한 것이다.

보다 상세하게 본 발명은 자기저항센서는, 외부자기장 또는 내부에 설치된 평판코일(여자코일) 또는 여자도선에서 발생하는 자기장의 세기에 상응하는 전기적 저항의 변화를 나타내는 스핀소자; 상기 스핀소자들이 직렬 또는 병렬로 구성되도록 결선되며, 직류 또는 교류 형태의 전원을 입력받거나, 저항의 변화를 전압으로 출력하는 경로인 도선; 상기 도선을 포함한 스핀소자층과 평판코일(여자코일) 또는 여자도선층 사이에 위치하여 층간을 전기적으로 절연하는 절연층(Insulator);을 포함하여,

고속 제어가 불가능한 스핀소자(또는 자기저항소자라 함)의 보자력과 자기장 감응영역을 실시간으로 동시에 제어하기 위해, 스핀소자 주변에 교류의 입력 전류파에 따라 자기장을 발생시킬 수 있는 여자도선을 배치한 구조의 자기저항센서를 설정하고, 보자력의 세기는 상기 여자도선에 인가되는 전류파의 진폭과 주파수로 제어하고, 자기장 감응영역은 전류파의 오프셋(offset)을 변경하거나, 자기장 감응영역 제어용 여자도선을 신설하고 전류를 인가하여 고속으로 교번하는 바이어스 자기장이 발생하도록 함으로써 제어한다.

본 발명에 의하면, 제어도선에 인가되는 고주파 전류파형의 진폭을 조절하여 자기저항소자의 보자력을 제어할 수 있고, 고주파 전류파형의 진폭을 조절하여 히스테리시스도 제거할 수 있고, 제어도선에 인가되는 전류파형의 오프셋(offset)을 조절하거나, 스위칭 자기장 제어도선에 직류 전류를 인가하여 자기장 감응영역을 이동시킬 수 있는 자기저항센서를 제공한다.

보자력, 자기장 감응영역, 제어 자기저항센서

Description

자기저항센서{AN ACTIVIE MAGNETORESISTIVE SENSOR}

도 1은 본 발명의 일실시예에 의한 자기저항센서의 개념도

도 2는 본 발명의 다른 실시예에 의한 자기저항센서의 개념도

도 3은 본 발명의 또 다른 실시예에 의한 자기저항센서의 개념도

도 4는 본 발명의 일실시예에 의한 자기저항센서에 대한 동작 회로도

도 5는 본 발명의 다른 실시예에 의한 자기저항센서에 대한 동작 회로도

도 6은 본 발명의 또 다른 실시예에 의한 자기저항센서에 대한 동작 회로도

도 7은 본 발명의 일실시예에 의한 자기저항센서 회로기판의 확대사진

도 8은 본 발명의 다른 실시예에 의한 자기저항센서 회로기판의 확대사진

도 9는 본 발명의 일실시예에 의한 자기저항센서의 특성을 측정하기 위한 시스템 개략도

도 10은 본 발명의 일실시예에 따른 능동형 자기저항센서의 특성을 나타내는 자기저항곡선

도 11은 본 발명의 다른 실시예에 따른 능동형 자기저항센서의 특성을 나타내는 자기저항곡선

도 12는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 능동형 자기저항센서의 특성을 나타내는 보자력과 자기장감지영역의 거동에 대한 곡선

도 13과 도 14는 본 발명에 따른 자기저항센서에 대한 응용 예시도

** 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 **

10 : 스핀소자(SPV) 20 : 감지도선(SL)

30 : 보자력제어선(CCL) 40 : 자기장감응영역제어선(SCL)

50 : 절연층(Insulator)

110 : 바이어스 티(bias-tee) 120 : 믹서(Mixer)

210 : 저역통과 필터(Low Pass Filter)

스핀소자의 보자력 및 자기장 감응영역은 상기 소자의 고유한 물성이므로 상기 소자를 구성하는 자성박막의 종류, 두께, 형상, 제조 방법 등의 요소가 결정된 이후에는 상기 물성을 고속으로 동시에 제어하는 기술은 아직까지 없었다.

한편, 이와 관련하여 한국특허출원 제2003-26256호에서는, 기판위에 형성되어 있고 비자성 사이층으로 분리되어 있는 자유층과 고정층을 포함하는 스핀밸브 자기저항 구조에 있어서, 기판; 상기 기판 상부에 형성된 자유층; 상기 자유층 상부에 형성된 비자성 전도성재료로 이루어진 사이층, 상기 사이층 상부에 제3 강자성층, 제2 강자성층, 제1 강자성층 및, 상기 제3 강자성층과 상기 제2 강자성층 사이에 위치하여 상기 제3 강자성층과 상기 제2 강자성층을 분리하는 제2 반평형 결합층과 상기 제2 강자성층과 상기 제1 강자성층 사이에 위치하여 상기 제2 강자성층과 상기 제1 강자성층을 분리하는 제1 반평형 결합층으로 이루어진 고정층; 상기 고정층의 상기 제1 강자성층 상부에 형성된 반강자성층을 포함하는 소자크기 변화에 무관하게 작고 안정한 바이어스 자기장을 갖는 자기 저항소자를 개시하였으나, 센서가 제조된 이후 물질의 성형 및 바이어스 자기장의 세기를 변경하기 어려운 문제점이 있었다.

또한, 한국특허출원 제2004-7009884호에서는, 표적에 직접 또는 간접적으로 결합되는 자기 나노입자들의 면적 밀도 또는 존재를 결정하는 자기저항센서장치에 있어서, 상기 자기저항센서장치는 표적을 선택적으로 결합할 수 있는 결합 부위(9)를 장치에 부착하는 기판, 및 적어도 표적에 결합될 때 자기 나노입자들의 자기장을 검출하는 자기저항센서를 포함하며, 여기서 상기 자기저항센서는 제 1 및 제 2 자기저항 감지 요소의 쌍이나 자기저항 감지 요소들 중 제 1 및 제 2 그룹을 포함하며, 각각의 쌍은 적어도 하나의 결합 부위를 갖는 탐침 요소와 연합되고 또한 이와 평행하게 위치하며, 제 1 및 제 2 자기저항 요소들 또는 자기저항 감지 요소들 중 제 1 및 제 2 그룹의 출력은 비교 회로에 전송되는 마이크로-어레이상의 자기 나노입자들의 면적 밀도를 측정하는 자기저항센서 및 방법을 게시하였으나, 센서가 바이어스 자기장의 세기 뿐만 아니라 보자력 또한 자유롭게 변경할 수는 없었다.

본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 문제점을 해소하고자 안출된 것으로,

제어도선에 인가되는 고주파 전류파형의 진폭을 조절하여 자기저항소자의 보자력을 제어할 수 있는 자기저항센서를 제공하는 것을 그 목적으로 한다.

또한, 고주파 전류파형의 진폭을 조절하여 히스테리시스도 제거할 수 있는 자기저항센서를 제공하는 것을 그 목적으로 한다.

또한, 제어도선에 인가되는 전류파형의 오프셋(offset)을 조절하거나, 스위칭 자기장 제어도선에 직류 전류를 인가하여 자기장 감응영역을 이동시킬 수 있는 자기저항센서를 제공하는 것을 그 목적으로 한다.

한편, 상기 스핀소자는 그 구조 및 물질의 성질에 따라 인가되는 자기장의 세기에 반응하여 히스테리시스형, 선형, 비선형등의 자기저항 곡선을 가지고, 상기 평판코일(여자코일) 또는 여자도선은 암페어의 법칙과 비오사바르의 법칙에 따라 입력받은 교류 전류의 진폭에 비례하는 자기장을 발생한다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 의한 자기저항센서의 바람직한 실시예를 상세하게 설명한다.

도 1은 본 발명의 일실시예에 의한 자기저항센서의 개념도이다. 도 1에 도시한 바와같이, 본 발명의 일실시예에 의한 자기저항센서는, 자기장의 세기를 감지할 수 있는 자기장 감지용 스핀소자로써 스핀밸브 거대스핀소자(10; Spin valve)가 양전극(20; Sense line) 사이에 있고, 그 아래에 상기 거대스핀소자의 보자력 및 감응 영역을 제어할 수 있는 여자도선(30, 40; Coercivity and switching field control line)이 있다. 상기 스핀소자와 여자도선은 절연층(50; Insulator)으로 절연되어 있다. 여자도선에 인가되는 교류 전류의 진폭에 의존하여 보자력 제어가 가능하며, 상기 교류 전류의 오프셋(offset)은 바이어스 자기장을 인가한 효과를 나타내어 자기장 감응 영역 제어가 가능하다.

도 2는 본 발명의 다른 실시예에 의한 자기저항센서의 개념도이다. 도 2에 도시한 바와같이, 본 발명의 다른 실시예에 의한 자기저항센서는 보자력 제어 전용 여자도선과 자기장 감응 영역을 제어할 수 있는 전용 여자도선(30)(40)이 각각 존재하는 형태이다. 즉 상기 여자도선 하나로 보자력과 자기장 감응 영역을 제어했던 것과 대조적으로 상기 두 가지 역할을 나누어 수행할 수 있는 전용의 여자도선을 기판의 면과 평행하게 나란히 설치한다. 보자력 제어용 여자도선(30)과 자기장 감응 영역 제어용 여자도선(40)의 위치는 서로 바뀔 수 있다. 이때 보자력 제어용 여자도선(30)에 인가되는 교류전류의 주파수는 자기장 감응 영역을 제어하는 여자도선(40)에 인가되는 교류전류의 주파수보다 10배 이상 높게 하는 것이 바람직하다. 참고로, 자기장 감지 센서로 스핀밸브형 거대스핀소자를 예로 들었으나, 터널형 자기저항소자, 홀 소자 또는 전류인가 자화반전형 스핀소자 등의 스핀소자들을 사용할 수도 있다.

도 3은 본 발명의 또 다른 실시예에 의한 자기저항센서의 개념도이다. 도 3에 도시한 바와같이, 본 발명의 또 다른 실시예에 의한 자기저항센서는 상기 도 2에서 보였던 보자력 제어용 여자도선과 자기장 감응 영역 제어용 여자도선(30)(40)이 기판의 면과 평행하게 나란히 설치된 것과 대조적으로 기판의 면과 수직하게 설치한 것이다. 한편, 상기 보자력 제어용 여자도선(30)과 자기장감응영역 제어용 여자도선(40)의 위치는 서로 바뀔 수 있다는 것은 본 발명이 속하는 분야에 종사하는 자에게는 자명한 사항이다.

도 4는 본 발명의 일실시예에 의한 자기저항센서에 대한 동작 회로도이다. 도 4에 도시한 바와같이, 본 발명의 일실시예에 의한 자기저항센서에 대한 동작 회로는 도 1에서 보인 능동형 자기저항센서를 동작시킬 수 있는 회로의 예를 보인 것으로, 상기 능동형 자기저항센서는 하나의 여자도선이 있는 소자이며, 상기 하나의 여자도선에 보자력 제어용 교류 전류와 자기장 감응 영역 제어용 전류를 동시에 입력한다. 보자력 제어용 교류 전류는 자기장 감응 영역 제어용 전류에 비하여 주파수가 매우 높기 때문에 바이어스 티(110; bias-tee)를 이용할 수 있다. 또한 스핀밸브와 같은 거대스핀소자의 전기적 저항 변화를 감지하기 위하여 정전류 또는 정전압원이 필요하다. 한편, 정전류를 인가할 경우 상기 스핀소자의 저항은 옴의 법칙에 따라 R=V/I에 의하여 판독된다. 예를 들어 측정되는 전압의 변화를 인가한 정전류로 나누어 저항을 산출할 수 있다. 또한 정전압을 인가할 경우 상기 스핀소자와 직렬로 연결하여 전압분배법칙을 이용하여 상기 스핀소자의 저항을 간접적으로 산출할 수 있다. 상기와 같이 스핀소자의 저항을 산출하기 위하여 정전류 또는 정전압을 이용한 방법에서 얻어진 전압은 보자력 제어용 교류전류의 높은 주파수에 해당하는 주파수를 보이게 되며, 이는 저역통과 필터(210)(LPF; Low-frequency Pass Filter)를 거치게 하여 평탄한 형태의 직류 전압으로 출력 받을 수 있다. 이때 얻어지는 직류 전압은 스핀소자에 현재 인가되고 있는 자기장의 값을 평균한 것에 해당되며, 능동형 자기저항센서에 현재 인가되고 있는 자기장의 값을 의미한다. 이때 상기 저역통과 필터의 차단주파수는 보자력 제어용 교류 전류의 주파수보다 낮아야 한다.

도 5는 본 발명의 다른 실시예에 의한 자기저항센서에 대한 동작 회로도이다. 도 5에 도시한 바와같이, 본 발명의 다른 실시예에 의한 자기저항센서에 대한 동작 회로는 도 4에서 보인 것과 같이 하나의 여자도선이 있는 경우에 사용할 수 있는 다른 회로의 예를 보인 것으로, 상기 도 4와 다른 점은 동작영역 제어용 전류의 주파수를 높일 수 있어서 매우 빠른 속도로 상기 동작영역을 주사할 수 있다는 것이다. 이를 위해 믹서(120; Mixer)를 사용한다.

도 6은 본 발명의 또 다른 실시예에 의한 자기저항센서에 대한 동작 회로도이다. 도 6에 도시한 바와같이, 본 발명의 또 다른 실시예에 의한 자기저항센서에 대한 동작 회로는 두개의 여자도선이 있는 경우에 사용할 수 있는 회로의 예이다. 앞서 보였던, 여자도선이 하나인 경우와 대조적으로 전용의 여자도선이 있어 바이어스 티(110) 또는 믹서(120)를 생략할 수 있기 때문에 보다 단순한 회로를 구성할 수 있다. 보자력 제어용 교류전류는 보자력 제어용 도선이 직접 인가하며, 자기장 감응영역 제어용 교류전류는 자기장 감응영역 제어용 도선에 직접 인가한다. 이때 자기장 감응영역 제어용 교류전류의 주파수를 높여서 자기장 감응영역의 빠른 주사가 가능하나 그 주파수가 보자력 제어용 교류전류의 주파수보다 높아질 경우 도선의 역할이 바뀌게 된다. 다시 말해서 출력 신호의 신호처리를 위하여 보자력 제어용 교류전류의 주파수는 자기장 감응영역 제어용 전류보다 그 주파수가 최소한 두 배 이상 높은 것이 바람직하다.

따라서, 본 발명에 따른 자기저항센서는 자기장을 감지하는 자기 센서에 있어서, 상기 자기장의 세기에 상응하는 전기적 저항의 변화를 나타내는 스핀소자; 상기 스핀소자에 자기장을 인가하기 위하여 구비되는 평판코일(여자코일) 또는 여자도선중 어느 하나; 상기 스핀소자들에 연결되며 상기 스핀소자의 저항 변화를 전압으로 출력하는 경로인 도선; 상기 도선을 포함한 스핀소자와 평판코일(여자코일) 또는 여자도선 사이에 위치하여 전기적으로 절연하는 절연층(Insulator);을 포함하여 상기 보자력과 자기장 감응영역의 동시 제어가 가능하다. 한편, 상기 스핀소자는 스핀밸브소자, 터널형 자기저항소자, 전류인가 자화반전형 소자 중 어느 하나인 스핀소자이고, 상기 여자도선은 한개 이상일 수 있다.

참고로, 도 7은 본 발명의 일실시예에 의한 자기저항센서 회로기판의 확대사진이다. 도 7에서 볼 수 있는 바와같이, 본 발명의 일실시예에 의한 자기저항센서 회로기판의 확대사진은, 자기장 감지 센서인 스핀밸브형 거대스핀소자 하나당 하나의 여자도선(30, 40)을 설치한 소자에 대하여 현미경 사진을 촬영한 것이다.

또한, 도 8은 본 발명의 다른 실시예에 의한 자기저항센서 회로기판의 확대사진이다. 도 8에서 볼 수 있는 바와같이, 본 발명의 다른 실시예에 의한 자기저항센서 회로기판의 확대사진은, 자기장 감지 센서인 스핀밸브형 거대스핀소자 하나당 두개의 여자도선(30)(40)을 설치한 소자에 대하여 현미경 사진을 촬영한 것이다.

도 9는 본 발명의 일실시예에 의한 자기저항센서의 특성을 측정하기 위한 시스템 개략도이다. 도 9에 도시한 바와같이, 본 발명의 일실시예에 의한 자기저항센서의 특성을 측정하기 위한 시스템은 도 4의 회로에서 바이어스 티(110)를 생략하고, 오프셋을 설정할 수 있는 교류전원을 사용한 것이다.

도 10은 본 발명의 일실시예에 따른 능동형 자기저항센서의 특성을 나타내는 자기저항곡선이다. 도 10은 도 7의 소자를 도 9의 측정시스템을 이용하여 얻은 자기저항곡선을 -200 Oe부터 +200 Oe 까지 나타낸 것이다. 인가된 교류전원의 진폭이 1.8 V이고, 오프셋은 0 V, 여자도선의 저항이 9 Ω이었으며, 따라서 인가된 전류가 200 mA 일 때, 보자력이 약 20 Oe 감소된 경향을 보였다. 본 실험에서는 사진식각 공정의 후반공정에서 시료가 고온에 노출되어 보자력이 50 Oe 정도로 매우 커졌으나, 증착직후에는 8 Oe 정도로 작았다. 따라서 후반공정을 개선하여 작은 보자력을 유지할 수 있다면, 여자도선에 인가되는 전류가 100 mA 정도만 되어도 센서의 보자력을 0 Oe로 만들 수 있다는 결론에 도달할 수 있다.

도 11은 본 발명의 다른 실시예에 따른 능동형 자기저항센서의 특성을 나타내는 자기저항곡선이다. 도 11은 도 7의 소자를 도 9의 측정시스템을 이용하여 얻은 자기저항곡선을 -200 Oe부터 +200 Oe 까지 나타낸 것이다. 이때 인가된 교류전원의 오프셋이 1.8 V이고, 진폭이 1.8 V일 때, 따라서 첨두 전압이 3.2 V 였다. 이때의 자기저항 거동은 음의 자기장 방향으로 약 50 Oe 천이된 경향을 보였다.

도 12는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 능동형 자기저항센서의 특성을 나타내는 보자력과 자기장감지영역의 거동에 대한 곡선이다. 도 12는 도 7의 소자를 도 9의 측정시스템을 이용하여 얻은 자기저항곡선에서 보자력과 자기장 감응영역의 거동을 인가한 교류전원의 진폭에 따라 나타낸 것이다. 인가된 교류전원의 오프셋이 0 V이고, 진폭을 0 V에서 1 V까지 변화시켰다. 이때 보자력은 50 Oe 부근에서 35 Oe 부근까지 점차 감소하였으며, 자기장 감응영역 또한 60 Oe 정도에서 40 Oe 정도까지 점차 감소하여 저자기장 영역에서 보다 민감한 반응을 보이는 결과를 얻었다.

도 13과 도 14는 본 발명에 따른 자기저항센서에 대한 응용 예시도이다. 도 13과 도 14에 도시한 바와 같이, 본 발명에 따른 자기저항센서에 대한 응용은 본 발명에 따른 능동형 자기저항센서를 이용하여 자기나노입자(magnetic nano particle)를 검출하는 예를 보인 것이다. 상기 나노입자가 센서 주변에 도달하면 자속을 집속하는 효과가 있어 상기 나노입자가 자화되어 있지 않을지라도 검출이 용이하다. 또한 보자력이 매우 작도록 제어된 센서에서 작은 자기장에 매우 민감하게 반응하여 자기장을 띤 나노입자의 검출이 보다 용이해진다.

즉, 본 발명에 따른 자기저항센서은 자기장을 감지하는 자기 센서에 있어서, 상기 자기장의 세기에 상응하는 전기적 저항의 변화를 나타내는 스핀소자; 상기 스핀소자들이 직렬 또는 병렬로 구성되도록 결선되며, 직류 또는 교류 형태의 전원을 입력받거나, 저항의 변화를 전압으로 출력하는 경로인 도선; 상기 도선을 포함한 스핀소자층과 평판코일(여자코일) 또는 여자도선층 사이에 위치하여 층간을 전기적으로 절연하는 절연층(Insulator);을 포함하고, 상기 스핀소자 주변에 교류의 입력 전류파에 따라 자기장을 발생시킬 수 있는 여자도선을 배치한 구조의 자기센서를 설정하여 스핀소자의 보자력과 자기장 감응영역을 실시간으로 동시에 제어하는 것이다.

한편, 상기 보자력의 세기는 상기 여자도선에 인가되는 전류파의 진폭과 주 파수로 제어하고, 상기 자기장 감응영역은 상기 여자도선에 전류파의 오프셋(offset)을 변경하여 제어하거나, 상기 여자도선에 전류를 인가하여 고속으로 교번하는 바이어스 자기장을 발생함으로써 제어한다.

또한, 상기 여자도선에 교류 전류를 인가하여 스핀소자의 히스테리시스를 제거시킴으로써 보자력(Coercivity)을 0 Oe(Oersted)로 하여 미세자기장을 측정하거나, 상기 보자력의 세기를 제어하여 자화된 또는 자화되지 않은 자성 나노입자를 검출할 수 있다.

따라서, 본 발명에 의하면, 첫째, 제어도선에 인가되는 고주파 전류파형의 진폭을 조절하여 자기저항소자의 보자력을 제어할 수 있다. 뿐만 아니라 보자력을 0 Oe가 되도록 상기 진폭을 조절하여 히스테리시스도 제거할 수 있다. 둘째, 히스테리시스가 없으므로 피측정체로부터 나오는 수 Oe의 작은 자기장이라 하더라도 그 극성을 판별할 수 있다. 셋째, 제어도선에 인가되는 전류파형의 오프셋(offset)을 조절하거나, 스위칭 자기장 제어도선에 직류 전류를 인가하여 자기장 감응영역을 이동시킬 수 있다. 넷째, 스위칭 자기장 제어도선에 인가되는 전류의 세기를 지속적으로 변화시키는 스위프(sweep) 방법으로 수십 Oe 영역을 주사할 수 있어 자기장 감응영역 넓힐 수 있다. 다섯째, 상기 넷째 효과를 이용하여 수입 Oe의 넓은 영역을 1 Oe 이하의 분해능으로 촘촘히 나눌 수 있어 나노입자검출, 비파괴검사, 금속탐지, 지자기검출 등 넓은 분야에 활용될 수 있다. 여섯째, 상기 다섯째 효과로 인하여 플럭스게이트, 홀센서 등의 기존 자기장 감지 소자와 견줄 수 있어 해당 분야에서 상업시장을 공유할 수 있으며, 상기 소자들 보다 작은 크기로 제작이 가능하 여 초소형 기기(마이크로 머신)에까지 적용이 가능하여 그 활용성이 높다. 일곱째, 보자력의 크기를 변화시켜 입력 전류파에 따른 출력 저항의 위상이 변화하는 위상변조 소자로 활용할 수 있다. 즉, 입력 전류파에 따른 출력 저항이 보자력이 작으면 즉각 변하므로 위상의 지연이 작으며, 보자력이 크면 전류파의 진폭이 자화반전시키기에 충분할 만큼 커질 때까지의 시간만큼 지연된다.

상기한 바와 같은 구성 및 작용은 하나의 실시예로서 본 발명의 청구범위를 제한하는 것은 아니며, 본 발명의 기술적 사상을 변경하지 아니하는 범위 내에서 다양한 변경과 수정이 가능함은 본 발명이 속하는 분야에 종사하는 자에게는 자명한 것이다.

상기와 같은 본 발명에 의하면, 제어도선에 인가되는 고주파 전류파형의 진폭을 조절하여 자기저항소자의 보자력을 제어할 수 있을 뿐만 아니라, 보자력을 0 Oe가 되도록 상기 진폭을 조절하여 히스테리시스도 제거할 수 있다. 또한, 히스테리시스가 없으므로 피측정체로부터 나오는 수 Oe의 작은 자기장이라 하더라도 그 극성을 판별할 수 있고, 제어도선에 인가되는 전류파형의 오프셋(offset)을 조절하거나, 스위칭 자기장 제어도선에 직류 전류를 인가하여 자기장 감응영역을 이동시킬 수 있는 자기저항센서를 제공한다.

Claims

자기장을 감지하는 자기 센서에 있어서,

상기 자기장의 세기에 상응하는 전기적 저항의 변화를 나타내는 스핀소자;

상기 스핀소자에 자기장을 인가하기 위하여 구비되는 평판코일(여자코일) 또는 여자도선중 어느 하나;

상기 스핀소자들에 연결되며 상기 스핀소자의 저항 변화를 전압으로 출력하는 경로인 도선;

상기 도선을 포함한 스핀소자와 평판코일(여자코일) 또는 여자도선 사이에 위치하여 전기적으로 절연하는 절연층(Insulator);을 포함하는 것을 특징으로 하는 자기저항센서
제 1항에 있어서,

상기 스핀소자는,

스핀밸브소자, 터널형 자기저항소자, 전류인가 자화반전형 소자 중 어느 하나인 스핀소자인 것을 특징으로 하는 자기저항센서
제 1항에 있어서,

상기 여자도선은 한개 이상인 것을 특징으로 하는 자기저항센서
자기장을 감지하는 자기 센서에 있어서,

상기 자기장의 세기에 상응하는 전기적 저항의 변화를 나타내는 스핀소자; 상기 스핀소자들이 직렬 또는 병렬로 구성되도록 결선되며, 직류 또는 교류 형태의 전원을 입력받거나, 저항의 변화를 전압으로 출력하는 경로인 도선; 상기 도선을 포함한 스핀소자층과 평판코일(여자코일) 또는 여자도선층 사이에 위치하여 층간을 전기적으로 절연하는 절연층(Insulator);을 포함하고,

상기 스핀소자 주변에 교류의 입력 전류파에 따라 자기장을 발생시킬 수 있는 여자도선을 배치한 구조의 자기센서를 설정하여 스핀소자의 보자력과 자기장 감응영역을 실시간으로 동시에 제어하는 것을 특징으로 하는 자기저항센서
제 4항에 있어서,

상기 보자력의 세기는 상기 여자도선에 인가되는 전류파의 진폭과 주파수로 제어하는 것을 특징으로 하는 자기저항센서
제 4항에 있어서,

상기 자기장 감응영역은 상기 여자도선에 전류파의 오프셋(offset)을 변경하여 제어하는 것을 특징으로 하는 자기저항센서
제 4항에 있어서,

상기 자기장 감응영역은 상기 여자도선에 전류를 인가하여 고속으로 교번하는 바이어스 자기장을 발생함으로써 제어하는 것을 특징으로 하는 자기저항센서
제 4항에 있어서,

상기 여자도선에 교류 전류를 인가하여 스핀소자의 히스테리시스를 제거시킴으로써 보자력(Coercivity)을 0 Oe(Oersted)로 하여 미세자기장을 측정하는 것을 특징으로 하는 자기저항센서
제 4항에 있어서,

상기 보자력의 세기를 제어하여 자화된 또는 자화되지 않은 자성 나노입자를 검출하는 것을 특징으로 하는 자기저항센서