저전력 고속 자성메모리용 스핀 신소재 개발 - 차세대 자성메모리의 핵심 소재기술 개발 -
1. 연구결과 개요
2. 연구내용
ㅇ 본 연구에서는 이론적인 연구를 통하여 원자 단위로 반강자성 특성을 갖는 페리자성 다층막에서 양자역학적 스핀 정합성(spin coherence)이 발생하며, 이를 통해 횡 스핀전류가 다층막의 표면에서 소실되지 않고 두께 전체에서 유지됨을 확인하였다.
ㅇ 이를 실험으로 규명하기 위하여 Co/Tb 다층막을 제작하고 횡 스핀전류를 측정하여, 10 나노미터 이상으로 두꺼운 다층막에서도 횡 스핀전류가 유지됨을 확인하였다. 이는 기존 자성소재의 경우 1 나노미터 정도로만 두꺼워져도 횡 스핀전류가 모두 소실되는 것과 큰 차이를 보인 것으로 이론적 예측을 뒷받침 하는 실험적 증거이다.
ㅇ 또한 10 나노미터 수준으로 두꺼운 Co/Tb 다층막에서 스핀궤도토크를 측정하여, 기존 소재 대비 20배 이상 큰 스핀전환 효율을 확인하였다. 특히 이러한 큰 스핀전환 효율이 기존 소재 대비 10배 정도로 두꺼운 자성층에서 얻어졌기 때문에, 스핀토크 자성메모리의 고집적화를 앞당길 수 있는 중요한 발견이다.
ㅇ 본 연구는 반강자성 스핀 배열을 갖는 소재에서 우수한 스핀 정합성을 확인한 첫 번째 실험결과로 스핀트로닉스 소자에서 스핀전류를 새로운 방식으로 제어할 수 있는 가능성을 열어 관련 학문 발전에 기여할 것이고, 또한 두꺼운 자성막에서 높은 스핀전환효율을 얻어 차세대 자성메모리의 고집적화와 저전력 구동 등 응용가능성을 제공할 것이다.
저전력 고속 자성메모리용 스핀 신소재 개발
페리자성 다층막에서 발생되는 양자역학적 스핀 정합성으로 인해 다층막의 표면에서 유지되는 것은 뭐야
횡 스핀전류