“차세대 정보처리·저장 디바이스 효율 높일 메커니즘 규명”

DGIST·KRISS 연구팀, 반강자성체 스핀트로닉스 활용 가능성 높여

DGIST 신물질과학전공 홍정일(왼쪽) 교수와 KRISS 황찬용 박사. /DGIST 제공

국내 연구진이 자성체 기반의 차세대 정보처리 및 저장 디바이스의 효율을 더욱 향상시킬 핵심 메커니즘을 최초로 규명했다.

대구경북과학기술원(DGIST)은 신물질과학전공 홍정일 교수팀과 한국표준과학연구원(KRISS) 황찬용 박사팀이 자성체 내 자구(磁區)의 이동 메커니즘에 대한 상호 작용을 밝혀내고, 이를 효율적으로 미세 제어할 수 있는 새로운 스핀트로닉스 응용 구조를 제시했다고 22일 밝혔다.

1990년대부터 스핀트로닉스 전자공학이 본격 도입되면서 더 많은 정보의 저장 및 처리가 가능한 차세대 자성 메모리 및 정보처리 소자, 고효율 센서 기술들이 개발되고 있다. 스핀트로닉스 기술은 자성체의 자기 상태를 전기적으로 제어해 정보를 처리, 저장하는 고성능-고효율 컴퓨팅 기술 구현의 핵심 원리다.

DGIST·KRISS 공동연구팀은 자성체 내부 자구의 움직임에 반강자성체에 의한 교환바이어스 필드를 도입해, 계면효과들이 스핀 정렬 상태에 미치는 영향을 연구했다. 연구팀은 실험을 통해 DMI 효과(다중박막 내부에서 스핀들간의 비뚤어진 배열을 유도하는 효과)가 있는 자성 박막에 반강자성체를 인접시켰다.

이후 교환바이어스 효과에 의한 유효자기장을 추가 작용시켜 자구벽의 스핀 구조 변화와 이동을 관찰하면서, 자구벽의 모양과 속도 변화를 확인해 교환바이어스 유효자기장에 의해 제어될 수 있음을 확인했다. 이로써 많은 공학자들이 제안했던 자성체의 자구 동역학에 기반한 정보 처리 메커니즘을 구현하고 그 작동 원리를 최초 규명할 수 있었다.

홍정일 교수는 “이번 연구는 반강자성체의 계면효과로 인접 자성체 내 자구 이동의 미세 제어가 가능함을 실증해, 반강자성체의 스핀트로닉스 활용 가능성을 높였다는 점에서 그 의의가 있다”고 밝혔다.

/김재욱기자 [e-mail]