자성 메모리의 새로운 동작기술 개발

-열로부터 스핀전류를 생성시키는 신소재 기술-

 자성메모리(MRAM)는 실리콘을 기반의 기존 반도체 메모리와 달리 얇은 자성 박막으로 만들어진 비휘발성 메모리 소자로서 외부 전원 공급이 없는 상태에서 정보를 유지할 수 있으며 집적도가 높고, 고속동작이 가능한 장점이 있다. 이러한 특성 때문에 메모리 패러다임을 바꿀 새로운 기술로 전 세계 여러 반도체 업체에서 개발 경쟁을 벌이고 있는 차세대 메모리이다.

자성메모리의 동작은 스핀전류를 자성소재에 인가하여 자화방향을 제어하는 스핀전달토크 또는 스핀궤도토크로 이루어진다. 이러한 기존 동작방식은 전기를 인가하여 스핀전류를 생성하였는데, 본 연구에서는 열에 의해서 스핀전류를 발생시키는 소재기술을 개발하였다.

 연구팀은 스핀궤도결합이 큰 텅스텐 (W)과 백금(Pt) 소재에서 열 인가에 의해서 스핀전류가 발생하는 스핀너른스트 효과 (spin Nernst effect)를 실험적으로 규명하였다. 또한 열인가에 따른 스핀전류의 생성효율이 기존의 전기에 의한 스핀전류의 생성효율과 유사함을 보임으로 차세대 자성메모리의 동작방식으로 응용가능성을 제시하였다. 열에 의해서 동작하는 자성메모리의 개발은 전력소모를 획기적으로 낮출 수 있어 웨어러블, 모바일 및 사물인터넷 등 저전력 동작이 요구되는 전자기기의 발전에 기여할 것으로 판단된다.

  본 연구는 미래소재디스커버리사업, 중견연구자지원사업, DGIST의 바이오·자성글로벌융합센터의 지원을 받아 연구를 수행하였으며, 논문명과 저자 정보는 아래와 같다.

- 논  문  명 : Observation of transverse spin Nernst magnetoresistance induced by thermal spin current inferromagnet/non-magnet bilayers

- 저자 정보 : 김동준(제1저자, 한국과학기술원 박사과정), 전철연, 최종국, 이재욱(한국과학기술원),Srivathsava Surabhi, 정종율 교수(충남대학교), 이경진 교수(고려대학교), 박병국 교수(교신저자, 한국과학기술원) 포함 총 8명