KAIST, 고속 동작 뉴로모픽 자성 소자 핵심기술 개발

인간 뇌 모사 뉴로모픽 자성 소자 활용 기대

(대전=뉴스1) 심영석 기자 = KAIST 신소재공학과 박병국 교수 연구팀이 차세대 자성메모리의 핵심 소재인 반강자성체의 자화 방향을 전기적으로 제어할 수 있는 기술을 개발했다.

이는 인간 뇌를 모사하는 뉴로모픽 자성 소자의 핵심 기술로서 사용이 기대된다.

29일 KAIST에 따르면 자성메모리(Magnetic Random Access Memory, MRAM)는 차세대 비휘발성 메모리 소자로 개발되고 있다.

기존 자성메모리는 강자성체를 기반으로 하는데, 고집적 소자에서는 강자성체에서 발생하는 누설 자기장으로 인해 인접한 자기 소자 사이에 간섭이 발생하게 된다.

이에 반해 반강자성체는 알짜 자성을 띠고 있지 않아서 누설 자기장이 발생하지 않아 이를 자성 소자에 적용하면 초고집적 자기메모리 소자 개발이 가능하게 된다.

하지만, 이를 위해서는 반강자성체의 자화 방향을 전기적으로 제어하는 기술의 개발이 요구된다.

연구팀은 교환 결합(exchange bias)이 형성된 반강자성체·강자성체 이중층 구조를 제작했다.

이어 반강자성체에서 생성되는 스핀 전류를 이용해 반강자성체의 자화 방향이 전류의 크기와 부호에 따라 가역적으로 회전함을 실험적으로 규명했다.

또, 반강자성체의 자화 방향을 연속적으로 제어해 다중상태 메모리 구성이 가능함을 보였다.

연구팀이 개발한 반강자성 제어 기술 및 다중상태 스위칭 거동을 활용하면 초고집적 및 초고속 동작이 가능한 반강자성체 기반 자성메모리 및 뉴로모픽 소자의 핵심 기술로 활용될 수 있을 것으로 기대된다.

제1 저자인 강재민 연구원은 “향후 반강자성체를 기반으로 하는 차세대 반도체 기술로 여겨지는 스핀트로닉스 전자소자 개발에 응용될 수 있을 것”이라고 밝혔다.

한편, 이번 연구성과는 국제 학술지 ‘네이처 커뮤니케이션스’ 5일자 온라인판에 게재됐다.

km5030@news1.kr

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