초고속·안정성 주목 받는 'SOT-MRAM'의 에너지 소비 전력 획기적으로 감축 가능
효율 높이고, 외부자기장 없이 동작 가능해 SOT-MRAM 실용화 앞당길 것
(내외방송=정지원 기자) 초고속 자성메모리의 에너지 소비 전력을 획기적으로 감소시킬 스핀 소재 기술이 개발됐다.
KAIST는 27일 "박병국 신소재공학과 교수와 이경진 물리학과 교수의 공동 연구팀이 고속 동작 비휘발성 메모리로 개발 중인 스핀궤도토크 자성 메모리(SOT-MRAM)의 에너지 소비 전력을 획기적으로 감소시킬 스핀 소재 기술을 개발했다"고 밝혔다.
SOT-MRAM은 고속 동작이 가능한 점과 높은 안정성으로 차세대 자성메모리로 주목받고 있다.
하지만, 이 기술은 자화(자석의 성질) 스위칭을 위해서 외부자기장의 인가가 필수적이고, 스위칭 전류가 기존의 스핀전달토크 자성메모리보다 커서 자성메모리를 동작할 때 전력이 많이 소모되는 단점이 있었다.
연구팀은 이 단점을 극복하기 위해 새로운 스핀소재 구조인 높은 결정성을 나타내는 '단결성 강자성 소재'와 '전류의 이중층 구조'에서 x, y, z 세 가지 방향의 스핀분극을 가진 스핀전류가 생성될 수 있음을 증명했다.
또 자화방향과 전류방향을 제어해 스핀토크 효율이 최대가 되는 조건을 확보해 스위칭 전류를 효과적으로 감소시키는 결과를 발표했다.
이 신소재는 스핀궤도토크 효율을 높이고 외부자기장 없이 동작이 가능해 SOT-MRAM의 실용화를 앞당길 수 있을 것으로 기대된다.
또 SOT-MRAM은 고속 동작과 비휘발성을 띠어 기존 반도체 소자 대기전력을 감소시켜 저전력을 필수로 요구하는 ▲모바일 ▲웨어러블 ▲IoT(사물인터넷)용 메모리로 활용할 수 있는 가능성이 커졌다.
이 연구는 삼성전자와 한국연구재단 중견연구자지원사업의 지원을 받았다.
류정춘 KAIST 신소재공학과 박사가 제1저자로 참여하고, 육종민 신소재공학과 교수, 닛타 준사쿠 일본 도호구대학교 교수와 공동으로 수행한 이 논문은 국제학술지 '네이처 일렉트로닉스'에 지난 7일 온라인으로 게재됐다.(논문명: Efficient spin-orbit torque in magnetic trilayers using all three polarizations of a spin current).
