▲ 이미지 출처=Nature Communications
11월 29일, KAIST(총장 이광형)는 신소재공학과 박병국, 신소재공학과 정연식, 물리학과 김갑진 교수 연구팀이 고속 동작 자성메모리의 핵심 전극 소재로 활용될 수 있는 반강자성체의 자화 방향을 전기적으로 제어할 수 있는 소재 기술을 개발했다고 밝혔다.
이번 연구는 KAIST 신소재공학과 강재민 연구원이 제1 저자로 참여했으며, 국제 학술지 '네이처 커뮤니케이션스(Nature Communications)' 온라인에 지난 11월 5일 게재됐다. (논문명 : Current-induced manipulation of exchange bias in IrMn/NiFe bilayer structures)
▲ IrMn/NiFe 구조에서 교환 바이어스의 전류 유도 조작 / 이미지 출처=Nature Communications
박병국 교수 연구팀의 결과는 기존의 강자성체 기반 자성 소자보다 집적도가 높고 동작 속도가 10배 이상 빠르다고 예상되는 반강자성체(Antiferromagnetic Material) 기반 소자의 개발 가능성을 높였다.
또한, 기존에 알짜 자화값이 존재하지 않아서 자화의 방향을 제어하기 어려웠던 반강자성체를 전기적으로 조절할 수 있는 기술을 개발함으로써 반강자성체의 자화 방향을 연속적으로 제어하여 기존의 이진법을 뛰어넘는 멀티레벨 메모리 특성을 보였다. 이는 뇌의 시냅스 동작을 모방할 수 있어 뉴로모픽 컴퓨팅에 응용될 수 있을 것으로 기대된다.
연구팀이 개발한 반강자성 제어 기술 및 다중상태 스위칭 거동을 활용하면 초고집적 및 초고속 동작이 가능한 반강자성체 기반 자성메모리 및 뉴로모픽 소자의 핵심 기술로써 활용될 수 있을 것으로 기대된다.
강재민 연구원은 "이번 연구는 반강자성체의 자화 방향을 스핀 전류로 제어할 수 있음을 실험으로 규명해 향후 반강자성체를 기반으로 하는 차세대 반도체 기술로 여겨지는 스핀트로닉스 전자소자 개발에 응용될 수 있을 것이다"고 밝혔다.
글. 김선희 기자 sopinera@brainworld.com│자료출처=KAIST(www.kaist.ac.kr, nanospin.kaist.ac.kr), Nature Communications(www.nature.com)