고효율 스핀 신소재 개발 
- 차세대 자성메모리의 원천기술 개발-
1. 연구 결과 개요
3.연구 이야기 
□ 연구를 시작한 계기나 배경은?
최근 자성재료 분야에서 가장 활발하게 연구되고 있는 분야가 스핀궤도토크와 효과적인 스핀전류 생성 기술이다. 본 연구는 스핀궤도토크 기반 자성메모리의 문제점으로 지적되는 외부자기장 문제 해결을 위해 시작되었고 2년 전 Nature Nanotechnology에 우리 그룹이 발표한 반강자성 스핀궤도토크 기술의 후속 연구로 진행이 되었다. 특히 기존에 많이 연구가 되어왔던 중금속 물질의 벌크효과 (bulk effect)에 의한 스핀궤도토크 생성이 아닌 계면효과에 의한 스핀전류를 생성할 수 있는 방법을 찾기 위해서 시작되었다. 본 연구를 통하여 중금속과 반강자성 뿐 아니라 자성메모리에서 이미 많이 사용되고 있는 강자성과 전이금속을 이용해도 강자성/전이금속의 계면에서 충분한 스핀전류를 생성 할 수 있다는 것을 실험적으로 증명하였다. 
□ 연구 전개 과정에 대한 소개
본 연구팀에서는 2012년부터 다양한 중금속/강자성 구조에서 스핀궤도토크에대한 실험 및 이론 연구를 시작하였고, 2015년 미래소재디스커버리 사업단의 지원을 받아 본격적으로 스핀궤도토크 소자 스핀토크 효율향상 및 외부자기장 없이 동작하는 소재 개발을 위한 연구를 수행하였다. 그 결과 반강자성 물질을 기반으로 한 스핀궤도토크 소자를 개발하였고, 외부자기장을 걸어 줄 필요가 없는 단순한 구조의 차세대 자성메모리 기록방식 개발에 성공하게 되었다. 본 연구는 이의 후속 연구로 아직까지 명확하게 규명되지 않은 계면효과를 연구하여 강자성/전이금속 이중층에서 생성되는 스핀 전류 생성을 관찰하였고, 그 결과 중금속과 반강자성 물질 없이 계면효과만으로도 외부자기장 없이 동작하는 스핀궤도토크 소자를 개발하였다. 
□ 연구하면서 어려웠던 점이나 장애요소가 있었다면 무엇인지? 어떻게 극복(해결) 하였는지?
수 나노미터 수준의 얇은 박막에서의 계면효과 및 스핀궤도토크 연구는 기존에 많은 연구가 수행되지 않는 분야이기 때문에 실험 결과의 올바른 해석과 예측을 위해서는 강자성, 전이금속 물질에 대한 깊은 이해와 이론적인 모델링 등의 연구가 동반되어야 했다. 특히 벌크효과와 계면효과의 경계가 모호한 나노미터 수준의 박막에서 이를 증명하기 위해서는 고성능 자성특성 측정기술과 정확한 분석이 요구되었다. 본 연구에서는 이러한 문제를 해결하기 위해서 국내외 관련분야 전문가(한국과학기술원 김갑진 교수 연구팀, NIST M. D. Stile 박사 연구팀) 과 공동 연구를 수행하였다
고효율 스핀신소재 개발
최근 자성재료 분야에서 효과적인 스핀전류 생성 기술과 함께 가장 활발하게 연구되는 분야는 무엇일까
스핀궤도토크