Nghiên cứu các vật liệu nano có tính chất từ tối ưu cho các sensor dựa trên kỹ thuật spintronic

ĐẠI QUỐC GIA HÀ NỘI ■ HỌC ■ • TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNC NGHỆ — ^ BÁO CÁO TỐNG HỢP - NGHIỆM THU Tên đề tài NGHIÊN CỨU CÁC VẬT LIỆU NANO CĨ TÍNH CHẤT TỪ TÓI u CHO CÁC SENSOR DựA TRÊN KỸ THUẬT SPINTRONICS Đề tài nghiên cứu khoa học cấp ĐHQGHN Trường Đại học Công nghệ quán iỷ Mã số: Chủ nhiệm đề tài: QC.09.13 Thạc Sĩ Bùi Đình Tú t v *đhqghn 620.5 BU-T 2010 í 'a ĨSỘI - S000Ử018 ự ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ BÁO CÁO TỔNG HỢP - NGHIỆM THU Tên đề tài NGHIÊN CỬU CÁC VẬT LIỆU NANO CĨ TÍNH CHÁT TỪ TĨI u CHO CÁC SENSOR DựA TRÊN KỶ THUẬT SPINTRONICS Để tài nghiên cứu khoa học cấp ĐHQGHN (tu Trường Đại học Công nghệ quản lý Mã số: Chủ nhiệm đề tài: QC.09.13 Thạc Sĩ Bùi Đình Tú ĐẠI HỌC QUOC GIA HA NỌI TRUNG TÂM THÒNG TIN THƯ VIỆN 000 60000 ŨA q.^1 v m m ■ ■■ ■■■ H a N ộ i - ẨU MỤC LỤC MỤC LỤC DANH SÁCH NHỮNG NGƯỜI THAM GIA T H ự C HIỆN ĐẼ T À I Chủ trì đề tài: .2 1.2 Cơ quan phối hợp thực hiện: 2 DANH MỤC CÁC BANG s ó L IỆ U 3 DANH MỤC CÁC H ÌN H 4 TÓM TẮT ĐỀ TÀI NGHIÊN c ứ u KHOA H Ọ C Thông tin tổng q u an 4.1.1 Tên đề tài .5 4.1.2 Chủ trì đề tà i: 4.1.3 Mã số đề tài: 4.2 Mục tiêu nghiên cứu: 4.3 Nội dung nghiên cứu: .5 4.4 Phương pháp nghiên cứu * 4.5 Kết nghiên c ứ u : 4.5.1 Sản phấm khoa học: 4.5.2 Sản phẩm công nghệ: 4.5.3 Hiệu kinh tế khả áp dụng thực tế : .7 TÓM TẮT N H Ữ N G KẾT QUẢ CHÍNH CỦA ĐẼ T À I 5.1 Kết khoa học (những đóng gópcủa đề tài, cơng trình khoa học công bố)7 5.2 Ket phục vụ thực tế 5.3 Ket đào tạo 5.4 Kết nâng cao tiềm lực khoa h ọ c NỘI DUNG CHÍNH CỦA ĐÊ T À I 6.1 Đặt vấn đ ề s 6.2 Tổng quan vấn đề nghiên cứu: 6.3 Mục tiêu Nội dung Nghiên cứu cúa Đê tài 6.4 Địa điểm, thời gian phương pháp nghiên c ứ u ]1 KÉT Ql A NGHIÊN c ứ u 12 7.1 Công nghệ chế tạo cám biến Hallphăns 17.2 Nghiên cứu ảnh hưởng chiều dàylóp sắt từ tự (NiFe) đên tín hiệu cùa cam biến 14 7.3 Nghiên cứu ảnh hưởng chiều dày lópsắt từ bị ghim đến tính chất cảm biên 17 7.4 Đe xuất số khả ứng dụng 25 KÉT LUẬN VÀ KIẾN N G H Ị 25 8.1 Kết lu ận 25 8.2 Kiến ng h ị 26 TÀI LIỆU THAM K H Ả O 27 PHỤ LỤC 28 CÁC CƠNG TRÌNH KHOA HỌC ĐÃ ĐƯỢC CỒNG B Ố 28 PHỤ LỤC 29 CÁC KHÓA LUẬN ĐẰ BẢO V Ệ 29 PHỤ LỤC 30 BANG SAO ĐỀ CƯƠNG VÀ HỢP ĐÒNG ĐÃ ĐƯỢC PHÊ D U Y Ệ T 30 PHỤ LỤC 31 BÁO CÁO TÓM TẮT KÉT QUÁ NGHIÊN c u ( TIÊNG VIỆT, TIÊNG A N H ) PHỤ LỤC 32 PHIẾU ĐẢNG KỶ KÉT QUẢ NGHIÊN c ứ u CÁC ĐẺ TÀI K H C N .32 1 DANH SÁCH NHỮNG NGƯỜI THAM CIA TH*ựC HIỆN ĐỀ TÀI * 1.1 Chủ trì đề tài: - Họ tên • B in ĐÌNH TÚ - Học hàm, học vị: THẠC sỉ - Chức vụ: Nghiên cứu viên - Dơn vị công tác: Khoa Vật lý Kỹ thuật Công nghệ Nanô Trường Đại học Công nghệ, Đại học Quốc gia Hà Nội Nhà E3, 144 Xuân Thủy, cầu Giấy, Hà Nội - Điện thoại: 04-7549665; Fax: 04-7547460; Di động: 0916514468 - E-mail: buidinhtu@vnu.edu.vn 1.2 Cơ quan phối hợp thực hiện: Khoa Vật lý Kỳ thuật Công nghệ Nanô, Trường Đại học Công nghệ Đại học Quốc gia Hà Nội Trường Đại Học Quốc Gia Chung-Nam Hàn Quốc Phịng Thí nghiệm MiCro & Nano Trường ĐHCN-ĐHQG Hà Nội Những người thực NCS Bùi Đình Tú Trường ĐH Công nghệ, ĐHQGHN GS.TS Nguyễn Hữu Đức Trường ĐH Công nghệ, ĐHQGHN TS Trần Mậu Danh Trường ĐH Công nghệ ĐHQGHN CN Nguyễn Việt Cường Trường ĐH Cơng nghệ, ĐHQGIỈN CN Nguyễn Ngọc Khối Trường ĐH Công nghệ, ĐHQGHN TS Đỗ Thị Hương Giang Trường ĐH Công nghệ ĐHQGHN DANH MỤC CÁC BẢNG SÓ LIỆU Bang Bảng Nhiệt 5.2 Kết phục vụ thực té Từ việc lựa chọn khảo sát để tìm vật liệu có tính chất từ tối un cho cám biến Hall phẳng, chế tạo thành công cảm bien Hall mặt phẩng có độ nhạy cao vùng từ trường thấp -5 Oe -ỉ- +5 Oe (~ 16 |jV/Oe) Các cảm biến dùng phát hạt từ kích thước |im ứng dụne trone nghiên nghiên cứu sinh học Ngoài cảm biến sử dụng đê do, phát từ trường nhỏ cỡ từ trường trái đất So sánh với loại sensơ khác, sensơ chế tạo có nhiều mạnh vượt trội hứa hẹn thay loại sensơ giá thánh rẻ dễ chế tạo, công nghệ đơn gián sản xuất hàng loạt với qui mơ lớn, cơng suất tièu thụ thấp đặc biệt có độ nhạy cao vùng từ trường thấp Với tính vượt trội sensơ chế tạo dưực mơ nhiều t iề m ứng dụng nhiều lình vực cám biến y-sinh học, đầu dị từ tron II quân - Ché lạo thứ linh kiện dựa cấu trúc thiết kể trên, sư d ụ n g M ask đư ợc đặt m u a nước n ưoài theo dự kiên Mask nàv cho phép tạo 24 chân tư ơn g ú n g VƠI 10 senso đ o n ha\ tô họp sensơ 10 - Các senso' sau chế tạo xona phần cấu trúc, phu lóp bào vệ ch n g ơ-xy h ó a tác động cua mòi trườn» - ! icp theo cõnii đoạn han d à\ nối chân cua linh kiện ngồi đê có thè đo kiêm tra - Thiết kc mạch đo - Danh ũiá độ hoạt dộ n a cua linh kiện ché tạo dược xác suất thành cõng - IXiiiì: scnso1chế lạo dược kiêm tra vả dánh “ iá mức d ợ hoạt d ộ n a độ nhạy, tính ơn định thị nu qua \ ICC di' tin hiệu từ hại từ có kích ihước nanơ mét san phãm th n g mại che tạo phịnu thi nghiệm cua Bộ mơn Dựa trèn kêt qua nghiên cứu lựa chọn thô ng sô ưu khai thác kha năna im 11 dụntỉ cua cam bièn đáp úna tim a vẻu cảu úng d ụ n cụ thê lĩnh vực khác cam bien tù' trường, biochip dâu đọc thònsỊ tin tro n s ỵhi từ m ặt độ cao, đâu dò từ trường im ti dụnũ tro nu quân So nu sonu \ i việc thực bước trẽn trinh điêu chinh đê hồn thiện cịng nũhệ cho tuny bước, thu thập sô liệu cho việc viêt báo cáo viết mri tạp chí hội nehị thực nhiệm \ ụ tạo ( ác chuvcn đc nghicn cứu dự kicn cúa dề tài 10 C ấ u t r ú c d ự k iế n b o c o k ế t q u ả c ú a đ ề tà i (c h i tiế t h o c c c h ư n g m ụ c ): D ự k iến SC x u ấ t b a n 01 b o k h o a h ọ c tr ê n tạ p chí k h o a h ọ c q u ố c tế 11 r i n h d a n g n h v liên n g n h c ù a đ ề tà i : - 1)0 lai sụ kổt hựp kiến thức vá kinh nghiệm rộng lớn từ nhiều lĩnh vực khác nhau: Vật liệu Vật lý Diện lư Sinh học - Tính đa/liẽn ngành thê nội dung trinh triền khai cùa đề i? - Moi ngành có thè mạnh riêng, nhiên trons đề tài tinh liên ngành can du ọc ket họp chặt chẽ thê thơn« nsav lừ định hướng mục tiêu sail pham \ a IIong st q trình nghiên cứu chẻ tạo đánh aiá hồn thiện qui trình chỏ th , - De tai du ực thực nhóm nghiẻn cửu Vặt liệu linh kiện từ tính Micrô \ a Nano VƠI nội dung nghiên cứu định hirớna trons khuôn khổ thực đề án xây dựng Phịng thí nghiệm trọng điêm vê "Tăng cườna lực nghiên cứu triền khai vật liệu linh kiện theo công nghệ micro nanô" T rư ne Đại học C õns nghệ, DIIỌGI IN 12 Phuong pháp luận phuong pháp khoa hoc sú dụng dề tài: Phương pháp sứ dụng đề tài kết hợp siữ a việc nahicn cứu thực nghiệm tính tốn ly tbut đê đ’.ra chẻ ban chât vật lv từ tìm oui luật, cơna na hệ chõ Lạo càu hình lịi ưu cho sensor từ dộ nhạy, dộ ôn định, dáp ứns từna vêu câu ứng dụng cụ the T kết qua nahiên cứu K thuyci thực nahiệm, khai thác kha ứng dụng vật liệu nahiẽn cứu phù hợp với diều kiện nahten cứu trana thiêt bị cua nước nhà 13 Trang thict bị, phương tiện nghiên cứu dược sử dụng: 13.J Chế tạo x lý m âu I lộ lạo màn« băna ph n e pháp phún xạ (Phịne thí nghiệm Micrơ Nanô Trường Dại học Cỏ na nuhộ D IIQG i ĨN) Côna nehệ quana khắc đê tạo câu trúc cua sensor (Phịrm thí nehiệm Micrơ Nanị T rư n a Đại học C o n e nshệ ĐHỌGHN) 13.2 Khao sút dặc trưng cùa mâu I lộ Lừ ke mau rurm V SM (Phòng thí nehiệm Micrơ Nanơ Trường Đại học Cơng nghẹ D IIQ G IIN ) 1-Iệ hiệu ứng từ điện (Phịna thỉ nghiệm Micrị Nanơ Trường Đại học Cụng ngh H G H N ) H-lỗ hiên vi lực nguyên tư AFM MFM (Phòng thí nghiệm Micrơ Nanơ I ru ịn u Dại học C òn g nghệ Đ H Q G HN ) I'hiet hi nhiòu xạ lia X (Khoa Vật iv Khoa Hóa học, Trường Đại học Khoa học Tự nhiõn DIIQCÌIIN) Thiêt bị hièn vi điện tu quét hiên vi điện tử quct SFM (Khoa Vặt lý Trườns Đại học Khoa học l'ự nhiên Đ H Q G H N ) 14, K há họp tác quốc tế 14.1 Họp lúc dã/dang có (tên tố chức vù lĩnh vực, vẩn dề hợp rdc): - [ rường Dại học Quốc siu C hunsnam Nam riều Tiên: • Chè tạo mẫu bầna phirona pháp phún \ • Các phcp đo tính chất chuyển ■ Các phép phân tich vi cấu trúc SEM H R T E M ¡4.2 Hợp tác có (tên tơ chức vá lĩnh vưc, vấn dè hợp - I rường Dại học Quòc Ĩa Singapore, Singapore: Các nghiên cứu ứng dụng cho chip sinh học 15 Các hoạt nghiên cửu cùa đê tài Nghiên cứu tái liệu Điêu ira khao sát □ Biên soạn tài liệu □ Thiết kế xây dựn thí nehiệm Thực thi nghiệm, đạc 0 Tò chức, ihum gia hội thao khoa học l.ập huan □ Viel bau cáo khoa hục hiêt kẻ che lạo san phâm thiết bị 0 Chạy thư kièm niìhiộm I lồn thiện san phãin thiết bị I loại d ộ n s khác 16 Kêt dự kiến 16.1 Kct khoa học 0 UÏC): - Dự kiến nhữnâ đóng góp cua đề tài - Sơ bai bao sach, báo cáo khoa học dự kiến cơna, bị: UI bao đãns tren lạp chí Quốc tế m ột số báo đăng trẻn tạp chí trona nước 16.2, Ket qua ứng dụng - Các san phàm cõng nghệ: 03 cảm biến sinh học bao gồm 24 tiếp xúc vởi kích thước 50x50 jLinr 5x5 f.irrr I Dộ nhạy: 1-3 m iỉ/O e (hoặc 3-10 nV/Oe) ■ 1 so nhiễu/lín hiệu: (N/S nho hon 25%) ■ Có ihị phát hạt lừ dã dược chức nã nu hỏa bề mặt dè co thè lai hóa với phàn lư sinh học cằn n sh ic n cứu ADN khán Sì thè - khánu nsuvên + Các công nghệ thiết bị tạo có tính kỹ thuật chất lưựna cỏ cạnh tranh với sàn phàm "ùng loại cùa nước tron” khu vực A SIA N Dỏ na Ả: - Kha năna ứniì dụng thực tế cua kết qua : Sun phàm cơng nehệ mona mn, có thê ứng dụng phịna thí rmhiộm na ntìhộ sinh học hỏa-sinh y-sinh học đê phát phân tư sinh học \ i khuân, vi rút : - P I N C ô n s nuhệ nanô sinh học Trườne Đại học C ô n s nghệ Đ H Q G H N - Trun« Lâm C óna nghệ sinh học p h â n tư C òne nsh ệ tế bào 1'rườne Dại học khoa học Tự nhiên D IIQ G H N - Viện c ỏ n u n ahệ sinh học Viện Khoa học Công nghệ Việt Nam - Các p hịna phân tích ứ số bộnh viện 16.3 Kết tạo - Số cư nhân dược đào tạo ưonỉỉ khuôn khổ cua đề tài: khóa luận tốt nghiệp - Dơi mới/bõ SLine c h o nội dung giáo trình/chuyên đề: Góp phần hồn thiện giáo trình, giảng chuyên đề cho sinh viên học viên cao học nnh V ật lý Hióchíp kỳ thuật Cơng nghệ Nanỏ: Vật liệu Linh kiện Nanó 17 T ốn g kinh phí đề nghị: 30 triệu 18 ¡Nội dun« tiến dộ thực đề tài (Danh mục nội dung nghiên cứu cân duọ-c triển khai, thòi gian thực san phẩm tương ứng dự kiến đạt được) ■ : Thời gian thục Tỉ Sản phẩm khoa học Nội dung hoạt động nghiên cửu Đèn tháns Từ thána 1Im thập ihơniì tin tài liệu ị viết [ ôna quan vãn dê 01/2009 ị 01/2009 nahiên cứu : — — ■ ■ 1lồn Xà\ dưnu dề cưưntí nehiên cửu 2/2009 2/2009 chi lièt thành •Ị đề cương nahiên cứu chi tiết cua đẽ tài Kct q ua nahiên cửu báng biêu số liệu, đồ thị thu Điều tra khao sát làm thí n 9/2009 3/2009 rmhiệm thu thập sô liệu sát tinh chât cùa L H 10/2009 9/2009 \ iet báo cáo chuyên đẽ ị t niihiộm/ứnsi dụnti ĩ ì Viél háo cáo tỏng hựp