부경대, 전력 소모 10분의1로 줄인 차세대 자성메모리 소자 기술개발

자화반전에 필요한 전력소모량 비교. (부경대 제공)/뉴스1

(대전=뉴스1) 김태진 기자 = 국내 연구진이 전력 소모를 10분의 1로 줄일 수 있는 차세대 자성메모리 소자 기술을 개발했다.

한국연구재단은 부경대 홍지상 교수 연구팀이 2차원 텅스텐 디텔루라이드(WTe2)·철갈륨디텔루라이드(Fe3GaTe2) 물질을 스핀-궤도 토크 소자로 기존 자성메모리 소자 대비 전력 소모를 10분의 1로 줄인 계산 결과를 발표했다고 13일 밝혔다.

WTe2는 전이금속 칼코제나이드 계열로, 두께에 따라 금속특성과 반도체 특성을 가지는 물질이고 Fe3GaTe2는 상온에서 자성체의 특성을 보인다고 알려진 2차원 물질의 한 종류다.

스핀-궤도 토크를 이용한 자성메모리 소자는 높은 안정성과 빠른 동작 속도로 활용 가능성이 크다.

반면 소자 구동에 필요한 임계전류(자성층의 자화 방향을 바꾸기 위해 비자성층에 흘려주는 전류밀도의 최소값)와 전력 소모가 높아 에너지 효율이 낮다.

이로 인해 2차원 자성체를 이용한 고효율 저전력 소자 이론 연구가 활발하다.

연구팀은 2차원 자성체인 Fe3GaTe2와 비자성체 물질인 WTe2로 이뤄진 이종접합 구조를 활용해 상온에서 전력 소모를 획기적으로 낮출 가능성을 이론적으로 제시했다.

또 새 소자가 기존의 탄탈류(Ta) 및 백금(Pt) 기반 소자들과 비교해 상온에서 전력소모량이 10분의 1 정도로 감소함을 밝혀냈다.

홍지상 교수는 “고효율·저전력·초스피드 작동 메모리 소자에 대한 요구가 증대되는 가운데 이번 연구 결과가 관련 소자 개발 연구의 이론적 근거를 제시할 것으로 기대된다”며 “향후 실험적으로 합성이 용이한 물질을 대상으로 고효율·저전력 소자 가능성을 확인하는 연구를 지속하겠다”고 말했다.

과학기술정보통신부와 한국연구재단이 추진하는 이공분야 중견연구자 지원사업으로 수행된 이번 연구 성과는 물리 분야 국제학술지 ‘머티리얼즈 투데이 피직스'에 지난 4일 게재됐다.

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