韓 연구진, 차세대 '자성메모리' 상용화 앞당길 신소재 개발

과학기술정보통신부는 이경진 고려대 교수와 박병국 한국과학기술원 교수 공동연구팀이 차세대 메모리로 주목받는 자성메모리(M램) 구동 핵심인 스핀 전류를 효과적으로 생성하는 새로운 소재를 개발했다고 11일 밝혔다.

M램은 외부 전원 공급이 없는 상태에서도 정보를 유지할 수 있고, 높은 집적도와 빠른 속도의 데이터 전송 속도로 전 세계 반도체 업체가 경쟁적으로 개발 중인 차세대 메모리다.

M램의 동작은 스핀 전류를 자성 소재에 주입해 발생하는 스핀 토크로 이뤄지기 때문에 스핀 전류를 얼마나 효율적으로 생성하는지에 따라 소모 전력량이 좌우된다.

일반적인 전류는 전자가 가진 전하의 흐름을 말하는데, 스핀 전류는 전자의 또 다른 고유 특성인 스핀이 이동하는 현상을 말한다. 스핀 전류는 전하의 실제 이동 없이 나타날 수 있어 열에 의한 전력 손실로부터 자유로운 점이 특징이다.

▲강자성·전이금속 소자 기반 스핀 궤도 토크 실험 개념도. / 과학기술정보통신부 제공

  

연구팀은 강자성과 전이금속 이중층 구조의 새로운 소재에서 스핀 전류를 효과적으로 생성할 수 있음을 이론과 실험으로 규명했다. 이와 함께 기존 기술과 달리 생성된 스핀 전류의 스핀 방향도 임의로 제어할 수 있음을 보였다.

이 신소재를 차세대 M램에 적용할 경우 스핀을 일으키는 토크 효율을 높이고, 외부 자기장 없이 동작이 가능한 스핀 궤도 토크 M램 실용화를 앞당길 수 있을 것으로 연구팀은 내다봤다.

이경진 교수는 "이번 연구는 스핀 궤도 결합이 비교적 작다고 알려진 값싼 강자성과 전이금속 이중층 구조에서 스핀 전류가 생성되는 것과 하부 강자성 물질의 자화 방향에 따라 스핀 전류의 스핀 방향을 제어할 수 있음을 규명했다는 점에서 의미가 크다"며 "추가 연구를 통해 개발된 소재를 기반으로 하는 M램 개발에 주력할 예정이다"라고 말했다.