Elektromagnetische Sensorik

Spintronische Sensoren zur Detektion kleinster Magnetfelder

Abb. 1: Biologisch funktionalisierte Mikrobeads zur Diagnostik mittels Magnetfeldsensoren.
© Fraunhofer ENAS
Abb. 1: Biologisch funktionalisierte Mikrobeads zur Diagnostik mittels Magnetfeldsensoren.
Abb. 2: Elektronenmikroskopie eines FIB-präparierten Querschnittes eines vollständig kontaktierten, mikrostrukturierten TMR-Sensorelementes.
© Fraunhofer ENAS
Abb. 2: Elektronenmikroskopie eines FIB-präparierten Querschnittes eines vollständig kontaktierten, mikrostrukturierten TMR-Sensorelementes.

Magnetfeldsensoren auf Basis spintronischer Effekte, v.a. dem »giant magnetoresistance«-(GMR)- und »tunneling magnetoresistance«-(TMR)-Effekt, bieten große Vorteile gegenüber der Hall-Technologie. Sie sind deutlich kleiner, haben einen geringeren Stromverbrauch und eine um Größenordnungen höhere Sensitivität. Übliche Anwendungen finden sich u. a. in der Bestimmung von Drehbewegungen, Abständen, der Stromstärke oder im elektronischen Kompass. Aufgrund ihrer hohen Empfindlichkeit, mit welcher z.B. in Festplatten magnetische Streufelder nur wenige Nanometer großer Bits erfasst werden können, werden auch völlig neue Anwendungen denkbar. In einem Fraunhofer-internen Projekt wurde in Zusammenarbeit mit dem Fraunhofer IIS/EAS eine Plattform erarbeitet, mit der nur etwa 1 µm große superparamagnetische Kügelchen mittels einer Spulenanordnung definiert durch einen Kanal bewegt und letztlich von magnetoresistiven Sensoren detektiert werden können. Dies ist Voraussetzung für bspw. medizinische Anwendungen im Bereich Lab-on-a-chip oder zur Vor-Ort-Diagnose, um Pathogene oder Fremdstoffe in einer Probe nachzuweisen.

Nutzen für den Kunden: Bereitstellung leistungsfähigster Sensortechnologie inkl. Systemimplementierung, magnetisches Knowhow