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Large Scale Exchange Coupled Metallic Multilayers by Roll-to-Roll (R2R) Process for Advanced Printed Magnetoelectronics

  • Till now application of printed magnetoelectronics is hindered by lack of large area exchange coupled metallic multilayers required to produce printable magneto-sensory inks. Large-scale roll-to-roll (R2R) fabrication process is an attractive approach owing to its capabilities for high volume, high throughput, and large area manufacturing. Precise and high performance R2R sputtering technology is developed to fabricate large area giant magnetoresistive (GMR) thin-films stacks that contain 30 metallic bilayers prepared by continuous R2R sputtering of Co and Cu sequential on a hundred meters long polyethylene terephthalate (PET) web. The R2R sputtered Co/Cu multilayer on a 0.2 × 100 m2 PET web exhibits a GMR ratio of ≈40% achieving the largest area exchange coupled room temperature magneto-sensitive system demonstrated to date. The prepared GMR thin-film is converted to magnetosensitive ink that enables printing of magnetic sensors with high performance in a cost-efficient way, whichTill now application of printed magnetoelectronics is hindered by lack of large area exchange coupled metallic multilayers required to produce printable magneto-sensory inks. Large-scale roll-to-roll (R2R) fabrication process is an attractive approach owing to its capabilities for high volume, high throughput, and large area manufacturing. Precise and high performance R2R sputtering technology is developed to fabricate large area giant magnetoresistive (GMR) thin-films stacks that contain 30 metallic bilayers prepared by continuous R2R sputtering of Co and Cu sequential on a hundred meters long polyethylene terephthalate (PET) web. The R2R sputtered Co/Cu multilayer on a 0.2 × 100 m2 PET web exhibits a GMR ratio of ≈40% achieving the largest area exchange coupled room temperature magneto-sensitive system demonstrated to date. The prepared GMR thin-film is converted to magnetosensitive ink that enables printing of magnetic sensors with high performance in a cost-efficient way, which promotes integration with printed electronics. An average GMR ratio of ≈18% is obtained for 370 printed magnetic sensors. The realized precise R2R sputtering approach can also be extended to a wide range of hybrid thin-film material systems opening up a path for new functional inks applied with printing technologies.zeige mehrzeige weniger

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Autor*innen:P. Gupta, D. D. Karnaushenko, C. Becker, I. E. Okur, M. Melzer, B. Özer, O. G. Schmidt, D. Karnaushenko
Dokumenttyp:Zeitschriftenartikel
Veröffentlichungsform:Verlagsliteratur
Sprache:Englisch
Titel des übergeordneten Werkes (Englisch):Advanced Materials Technologies
Jahr der Erstveröffentlichung:2022
Organisationseinheit der BAM:8 Zerstörungsfreie Prüfung
8 Zerstörungsfreie Prüfung / 8.1 Sensorik, mess- und prüftechnische Verfahren
Veröffentlichende Institution:Bundesanstalt für Materialforschung und -prüfung (BAM)
Verlag:Wiley-VCH
Verlagsort:Weinheim, Deutschland
Aufsatznummer:2200190
Erste Seite:1
Letzte Seite:11
DDC-Klassifikation:Naturwissenschaften und Mathematik / Chemie / Analytische Chemie
Technik, Medizin, angewandte Wissenschaften / Ingenieurwissenschaften / Ingenieurwissenschaften und zugeordnete Tätigkeiten
Freie Schlagwörter:Flexible Magnetic Sensors; Functional Materials; Printed Electronics; Roll-to-Roll Processing; Upscaling
Themenfelder/Aktivitätsfelder der BAM:Material
Material / Additive Fertigung
Umwelt
Umwelt / Sensorik
DOI:10.1002/admt.202200190
URN:urn:nbn:de:kobv:b43-552344
ISSN:2365-709X
Verfügbarkeit des Dokuments:Datei für die Öffentlichkeit verfügbar ("Open Access")
Lizenz (Deutsch):License LogoCreative Commons - CC BY - Namensnennung 4.0 International
Datum der Freischaltung:11.07.2022
Referierte Publikation:Ja
Datum der Eintragung als referierte Publikation:11.07.2022
Schriftenreihen ohne Nummerierung:Wissenschaftliche Artikel der BAM
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