전체기사 최신뉴스 GAM 라씨로
KYD 디데이

저전력·고속 자성메모리용 스핀신소재 개발로 초고집적화 해결

기사입력 : 2018년12월06일 12:49

최종수정 : 2018년12월06일 12:56

양현수·이경진 교수, 20배 높은 스핀전환 효율 달성
'네이처 머티리얼스' 논문발표

[서울=뉴스핌] 김영섭 기자 = 자성메모리(MRAM)는 비휘발성 고속·저전력 구동으로 인해 사물인터넷(IoT) 등 다양한 응용소자에 적용이 가능할 것으로 주목받는다. 하지만 정보를 저장하는 자성층의 두께가 두꺼워지면 필요 전력이 증가하는 문제로 고집적화가 어렵다는 문제를 안고 있다.

싱가포르국립대 양현수 전기전자컴퓨터학과·고려대 이경진 신소재공학과 교수 등 공동연구팀은 저전력 고속 스위칭이 가능한 차세대 자성메모리의 핵심 소재 구조를 개발했다고 6일 밝혔다.

이번 소재는 고속동작과 비휘발성 특성을 갖춰 SRAM(정적 램·Static Random Access Memory)과 비교해 대기 전력을 획기적으로 감소시켜 저전력을 필수로 요구하는 모바일, 웨어러블 또는 IoT용 메모리로 활용 가능성이 높다.

연구결과는 '네이처 머티리얼스(Nature Materials)' 지난 3일자 온라인판(논문명 ‘Long spin coherence length and bulk-like spin-orbit torque in ferrimagnetic multilayers’)에 실렸다.

 

(그림) 스핀전류 흡수 개략도 : 기존 자성소재의 경우 외부에서 발생한 스핀전류가 자성소재의 표면에서 모두 소실되는 반면, 개발 자성소재 (반강자성 스핀배열을 갖는 페리자성 다층막 소재)의 경우 스핀전류가 자성층 깊은 곳까지 유지되는 특성을 보인다. 이런 특성은 반강자성 스핀배열을 갖는 페리자성 다층막의 우수한 스핀정합성 때문이며, 이로 인해 두꺼운 페리자성층의 자화도 손쉽게 스위칭이 가능하다. 2018.12.06. [자료=과학기술정보통신부]

연구진에 따르면 자성메모리는 외부 전원의 공급이 없는 상태에서 정보를 유지하고 고속 동작이 가능해 차세대 메모리로서 세계 반도체 업체들이 경쟁적으로 개발하고 있다. 하지만 자성메모리의 시장 파급력을 확대하기 위해서는 두꺼운 자성층의 자화 방향을 낮은 전류로 스위칭시키는 신기술이 필요하다.

자성메모리의 동작은 횡(橫·transverse) 스핀 전류를 자성 소재에 주입해 발생하는 스핀토크로 이뤄지고, 기존 자성소재는 횡 스핀전류가 소재의 표면에서 모두 소실되는 특성으로 인해 두꺼운 자성층을 스위칭시킬 수 없다는 한계가 있었다.

스핀전류 전자가 가진 전하(charge)의 흐름인 일반 전류와 달리 전자의 또 다른 고유특성인 스핀(spin)이 이동하는 현상이다. 스핀전류는 전하의 실제적인 이동이 없이 나타날 수 있어 ‘주울열(Joule heating)’로 인한 전력 손실로부터 자유로울 수 있다.

이에 연구진은 새로운 소재구조, 즉 원자 단위의 반강자성 스핀 배열을 갖는 '페리자성 다층막(ferrimagnetic multilayers)'에서 횡 스핀전류가 소재 표면에서 소실되지 않고 두꺼운 막 전체에 걸쳐 유지됐다는 점을 이론과 실험으로 규명했다. 반강자성이란 인접한 두 원자가 갖는 스핀들이 서로 반대 방향인 특성을 말한다. 페리자성 다층막은 서로 다른 원소로 이뤄진 원자층이 반복적으로 교차되도록 쌓은 박막이다.

이로써 연구진은 기존 소재에 비해 20배 정도 높은 스핀 전환효율을 달성했다.

특히 이 신소재를 차세대 메모리로 주목받고 있는 스핀토크 기반의 자성메모리에 적용할 경우, 스핀토크 효율을 높이고 초고집적이 가능해 스핀토크 자성메모리의 시장 확대에 기여할 것으로 기대된다.

자성메모리의 미래기술로 개발 중인 스핀궤도토크 자성메모리에도 적용이 가능하다.

이경진 교수는 이번 연구의 의의에 대해 “횡 스핀전류가 자성소재 내에서 유지되도록 하는 양자역학적 원리를 실험적으로 구현함으로써 자성메모리의 초고집적화를 위한 난제를 해결한 것”이라며 “기초학문에 대한 이해가 응용소자의 핵심적 난제를 해결하는 데 활용될 수 있음을 보여주는 좋은 예”라고 밝혔다.

 

kimys@newspim.com

[뉴스핌 베스트 기사]

사진
서울 시내버스 파업 돌입···지하철역 연계 무료 셔틀 480회 투입 [서울=뉴스핌] 이경화 기자 = 서울지방노동위원회 조정회의에도 불구하고 서울시내버스 노사 간 임금협상이 결렬됨에 따라 서울시는 28일 오전 4시 첫차부터 즉시 비상수송대책 시행에 들어갔다. 서울시는 파업에 대비해 전날인 27일 시·구 비상수송대책본부를 중심으로 교통대책을 마련했고 이날 대체 교통수단을 즉시 투입한다고 밝혔다. [서울=뉴스핌] 정일구 기자 = 서울시가 시내버스 파업에 대비해 28일 오전 4시 첫차부터 비상수송대책 시행에 들어갔다. 서울역 버스종합환승센터 모습. 지하철은 출퇴근 시간대 1시간을 연장하고 심야 운행시간도 다음날 새벽 2시까지 1시간 연장한다. 지하철역과의 연계를 위해 25개 자치구에서는 무료 셔틀버스 총 480대를 투입해 시민 불편을 최소화한다. 지하철 혼잡시간은 오전 7~10시, 오후 6~9시로 조정돼 열차가 추가 투입되고 막차시간은 종착역 기준 익일 2:00까지 연장돼 총 202회 증회된다. 지하철 연계를 위한 무료 셔틀버스는 총 119개 노선, 480대가 빠르게 투입돼 1일 총 4959회 운행된다. 보광운수, 정평운수, 원버스 12개 노선은 정상운행된다. 또 다산콜재단, 교통정보센터 토피스, 서울시 매체, 정류소의 버스정보안내단말기 등을 통해 실시간 교통정보도 제공할 예정이다. 윤종장 서울시 도시교통실장은 "조속한 시일 내에 원만한 노사 합의를 도출하기 위해 총력을 기울일 것"이라며 "가용 가능한 모든 교통수단을 동원해 시민 불편을 최소화 하겠다"고 말했다.  kh99@newspim.com 2024-03-28 07:42
사진
이재명 47.2% vs 원희룡 43.6%···'계양을' 오차범위 내 초접전 [서울=뉴스핌] 홍석희 기자 = 4·10 총선 최대 격전지인 '명룡대전' 인천 계양을에서 이재명 더불어민주당 후보와 원희룡 국민의힘 후보가 3.6%포인트(p) 격차로 초접전을 벌이는 것으로 28일 나타났다. 종합뉴스통신사 뉴스핌 의뢰로 여론조사 전문기관 미디어리서치가 지난 25~26일 인천 계양구 을 선거구 만 18세 이상 남녀 501명에게 총선에서 어떤 후보를 지지하는지 물어본 결과 이 후보가 47.2%, 원 후보가 43.6%를 기록했다. 두 후보의 격차는 오차범위 안쪽인 3.6%p였다. 뒤이어 최창원 내일로미래로 후보 2.4%, 안정권 무소속 후보 1.7% 순이었다. '지지 후보 없음'은 4.4%, '잘 모름'은 0.8%였다. 성별로는 남성에서 이 후보가 49.6%, 원 후보가 40.6%의 지지를 받았고 여성에서는 이 후보가 44.9%, 원 후보가 46.5%로 나타났다. 연령별로 살펴보면 이 후보는 만18세~29세, 40대, 50대에서 원 후보를 앞섰다. 만18세~29세에서 이 후보는 40.1%, 원 후보는 31.2%였고 40대에선 이 후보 60.9%, 원 후보 36.5%로 나타났다. 50대에선 이 후보 54.1%, 원 후보 41.6%였다. 원 후보는 30대, 60대, 70대 이상에서 강세를 보였다. 30대에서 이 후보가 40.4%, 원 후보가 48.8%였고 60대에선 이 후보 44.7%, 원 후보 47.9%로 집계됐다. 70대 이상에선 이 후보 35.2%, 원 후보 63.5%로 격차가 벌어졌다. 권역별로는 큰 차이를 보이지 않았다. 1권역(계산 2동·계산 4동·작전서운동)과 2권역(계양 1동·계양 2동·계양 3동) 모두 이 후보가 앞섰다. 1권역에선 이 후보가 46.5%, 원 후보가 42.8%였고 2권역에선 이 후보 47.9%, 원 후보 44.3%로 나타났다. 지지 정당별로 살펴보면 민주당·조국혁신당 지지층에선 이 후보가, 국민의힘·개혁신당·새로운미래 지지층에선 원 후보가 선두였다. 민주당 지지층에선 이 후보 91%, 원 후보 4.2%였고 국민의힘 지지층에선 이 후보 3.3%, 원 후보 93.4%였다. 조국혁신당 지지층에선 이 후보 91.6%, 원 후보 2.7%였으며 개혁신당 지지층에선 이 후보 11%, 원 후보 61.8%였고 새로운미래 지지층은 이 후보 4.1%, 원 후보 60.6%로 나타났다. '지지 정당이 없다'고 답한 무당층의 경우 이 후보 21%, 원 후보 26.4%를 기록했다. '당선 가능성' 조사에선 두 후보 간 격차가 지지율 조사보다 벌어졌다. '지지 여부를 떠나, 어느 후보가 당선될 것으로 생각하느냐'고 묻자 이 후보는 53.7%, 원 후보는 38.7%를 기록해 15%p 격차를 기록했다. 이번 여론조사는 구조화된 설문지를 이용한 유무선 ARS 전화조사로 이뤄졌으며 통신사에서 제공한 무선 가상번호에서 무작위로 추출한 무선 90%와 15개 주요국번 RDD 유선 10%를 활용했다. 표본오차는 95% 신뢰수준에 ±4.4%p고 응답률은 6.2%다. 2023년 12월 말 행정안전부 주민등록 인구통계를 기준으로 성, 연령대, 지역별 가중치(셀가중)를 부여했다.  보다 자세한 내용은 중앙선거여론조사심의위원회 여론조사 결과 등록현황을 참고하면 된다. hong90@newspim.com 2024-03-28 06:00
안다쇼핑
Top으로 이동