DGIST 연구팀, 차세대 메모리 반강자성체 제어기술 개발

(대구=뉴스1) 김홍철 기자 = 대구경북과학기술원(DGIST)은 17일 차세대 메모리에 적용되는 반강자성체에 기계적인 진동을 가해 자기 정렬을 제어하는 기술을 개발했다고 밝혔다.

기존의 이진법을 뛰어넘는 멀티레벨(Multi-Level) 컴퓨터 기반 차세대 메모리 소자 등에 사용될 것으로 기대된다.

스핀트로닉스 기술을 활용한 차세대 메모리인 '스핀 메모리'를 포함한 다양한 스핀 소자는 강자성체와 반강자성체의 결합 구조로 돼 있어, 외부자기장을 이용해 원하는 자기 정렬 상태로 만들 수 있기 때문에 제어가 쉽다.

하지만 복잡한 프로세서를 가진 소자의 특성상 특정 부위만 제어하기 어렵고, 다른 물성들이 손상이 일어나는 단점 때문에 열 제어의 한계가 있다.

DGIST 홍정일 교수 연구팀은 열을 가하지 않고 기계적 진동을 이용, 원자 결정 구조의 미세 변형을 가해 원자간 자기 결합(Magnetic Coupling)의 변화를 유도했다.

전압을 가하면 형태가 바뀌는 압전물질(piezo-electric materials)로 구성된 기판 위에 반강자성체로 된 박막을 덧씌웠다.

연구팀은 교류전압을 통한 기계적 진동을 주면 압전물질의 변형이 일어남과 동시에, 덧씌운 반강자성체 박막에 진동이 전해지면서 내부 자기 배열상태를 임의로 변경할 수 있다는 것을 확인했다.

또 여기에 반복적으로 전압을 가하면 자기 결합 상태를 재설정할 수 있는 점도 알아냈다.

연구팀이 개발한 이 공정은 기존의 열을 이용한 방법보다 국소 부위에 적용이 가능하고, 상온에서도 적용할 수 있어 에너지 효율면에서 훨씬 유리하고, 소자의 기능 회복을 통한 내구성을 높일 수 있다.

홍 교수는 "기존 교환 바이어스 설정법의 단점과 한계를 극복한 새로운 설정 방법을 제시해 반강자성체의 스핀트로닉스 활용 가능성을 높였다는 점에서 의의가 있다"며 "향후 반강자성체의 제어 메커니즘을 이해하고 개발해 스핀 신소재 연구를 발전시킬 것"이라고 말했다.

이 연구 결과는 재료과학 분야의 최고권위지인 'Acta Materialia' 5월15일자에 실렸다.

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