面向智能微型仪器的高性能柔性磁隧道结

柔性电子是诸多应用中的新兴领域，范围从体内生物医学器件到可穿戴智能系统。贴合曲面的能力为在微型仪器上加装电子元件开启了大门，其中尺寸与重量是关键参数。鉴于其在传感器市场上的普遍性，柔性磁传感器在这一进展中扮演重要角色。对于许多高性能应用，磁隧道结（MTJs）因其高灵敏度、低功耗等已成为首选。MTJs 也是非易失性下一代数据存储介质的有前途候选者，并因此可能成为可穿戴电子器件的核心组件。本工作中，采用一种通用的低成本再生批量制造工艺，将 500 {\mu}m 硅片衬底上的刚性 MTJs 转化为 5 {\mu}m 薄的机械柔性硅器件，并确保整个衬底的最优利用。该方法保持了优异的磁性能，而这些性能仅能通过 MTJ 在光滑高质量硅片上沉积获得。柔性 MTJs 高度可靠且耐机械应力。直径小至 500 {\mu}m 的 MTJ 堆叠弯曲可行且不损其性能，并展示了超过 1000 次循环无疲劳的耐久性。柔性 MTJs 被安装到直径 2 mm 的心导管尖端而不损性能。这实现了以 4.93 %/Oe 的高灵敏度与 0.15 {\mu}W 的低功耗检测磁场及其施加角度，同时仅分别给导管增加 8 {\mu}g 的重量与 15 {\mu}m 的直径。