[发明专利]无外场磁性生物传感器

权利要求书

1.一种生物传感器，包括：

磁性结构，包括表面和具有自由层和钉扎层的自旋阀结构；

凹槽，在所述表面内形成；和

生物物质，

其中，在来自所述自由层和所述钉扎层两者的杂散磁场穿过所述凹槽用于磁性标签的磁化的位置处，所述生物物质在生物学上键合在所述凹槽内的所述磁性标签。

2.根据权利要求1所述的生物传感器，其中所述磁性标签被来自所述自由层和钉扎层两者的所述杂散磁场和外加磁场两者磁化。

3.根据权利要求1所述的生物传感器，其中所述磁性标签包括磁性纳米颗粒(MNP)，其直径小于100纳米。

4.根据权利要求1所述的生物传感器，其中所述磁性标签包括磁性微珠，其直径在1和2微米之间。

5.根据权利要求1所述的生物传感器，其中所述凹槽被形成为延伸穿过所述自由层和至少一部分所述钉扎层。

6.根据权利要求1所述的生物传感器，其中所述自由层的厚度为1到10nm，并且所述钉扎层厚度为10到50nm。

7.根据权利要求1所述的生物传感器，其中所述凹槽深度为5到100纳米。

8.根据权利要求1所述的生物传感器，其中所述生物传感器包括具有所述自旋阀结构的巨磁阻(GMR)传感器件、具有所述自旋阀结构的磁性隧道结(MTJ)传感器件、具有所述自旋阀结构的巨磁致阻抗(GMI)传感器件或在霍尔传感层下方具有软磁层的霍尔传感器件之一，所述软磁层响应传感电流并产生所述磁场。

9.根据权利要求1-8中任一项所述的生物传感器，其中所述凹槽的深度足以容纳所述生物物质并在生物学上将所述磁性标签键合到所述生物物质上和所述凹槽内。

10.根据权利要求1-8中任一项所述的生物传感器，其中所述凹槽为所述磁性标签的宽度的2到3倍。

11.根据权利要求1-8中任一项所述的生物传感器，进一步包括至少一个电极，以输出表示所述磁性标签到所述磁性结构的键合的电信号，

其中所述生物传感器输出指示所述凹槽内键合的少至十个磁性标签的检测的信号。

12.根据权利要求1-8中任一项所述的生物传感器，其中所述磁性结构具有至少一微米的横向尺寸，并且所述磁性结构厚度小于200纳米。

13.根据权利要求1-8中任一项所述的生物传感器，其中所述磁性结构厚度小于100纳米。

14.根据权利要求1-8中任一项所述的生物传感器，其中所述磁性结构长度小于3μm且宽度为0.2μm。

15.根据权利要求1-8中任一项所述的生物传感器，其中所述凹槽符合直线形、曲线形、正弦曲线或锯齿形轮廓之一。

16.根据权利要求1-8中任一项所述的生物传感器，其中所述凹槽包括在所述生物传感器的所述表面中形成的一个或多个凹口。