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자기장으로 '스커미온' 이동…스핀메모리 가능성 높여

송고시간2016-04-25 12:00

표준연 문경웅 박사 "전류 대신 교류자기장으로 스커미온 이동 기술 개발"

(대전=연합뉴스) 이주영 기자 = 국내 연구진이 자성을 이용한 스핀메모리 소자에 활용할 수 있는 '스커미온'(skyrmion)을 교류자기장으로 이동시키는 기술을 개발, 스핀트로닉스 메모리 개발 가능성을 높였다.

한국표준과학연구원(KRISS)은 25일 나노측정센터 문경웅 박사팀이 스커미온을 교류자기장으로 이동시키는 새로운 방법을 제시, 전류로 스커미온을 이동시키는 기존 방법의 단점을 보완할 수 있을 것으로 예상한다고 밝혔다.

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현재 하드디스크 드라이버는 저장 정보를 읽고 쓰기 위해 디스크를 회전시킨다. 이런 물리적인 운동이 필요한 장비는 진동에 약해 휴대용 기기에 활용하면 안정성과 에너지 효율이 떨어지는 단점이 있다.

이런 문제 해결을 위해 디스크 회전 운동을 디스크의 자화 상태를 이동시키는 것으로 대체하려는 연구가 활발히 이뤄지고 있다.

스커미온은 소용돌이 모양으로 배열된 스핀들의 구조체로 안정적인 메모리 단위로 주목받아왔다. 스커미온은 크기가 매우 작고 이동 속도가 빨라 스커미온의 배열 상태를 디지털 신호화하면 초고밀도·초고속 메모리 소자를 개발할 수 있다.

하지만 전류를 이용해 스커미온을 이동시키는 기존 방법은 전자들에 의해 자화상태가 한쪽으로 휩쓸려가는 현상을 이용한 것으로 집중된 전류로 열이 발생, 시료의 자화상태가 바뀔 수 있는 문제가 있었다.

문 박사팀은 이 연구에서 크기가 수십나노미터(㎚=10억분의 1m) 수준인 스커미온 상태가 교류자기장에 의해 이동하는 기본 원리를 제시했다.

이 방법은 외부 전자석에 의해 공간상에 균일하게 발생한 자기장을 시간에 따라 진동시켜 스커미온을 이동시킨다. 스커미온의 이동으로 특정 위치에 스커미온이 없어지면 0(off)을, 스커미온이 있으면 1(on)을 표시하게 된다.

전류 대신 교류자기장을 이용하면 시료의 열 손상을 막고 시료 전체의 스커미온들을 동시에 이동시킬 수 있어 대면적에 유용하게 적용할 수 있다고 연구진은 설명했다.

문 박사는 "기존 전류에 의한 일차원적 자화상태 이동방법을 교류자기장을 사용해 이차원으로 확장했다는 점에서 대용량 정보처리가 가능한 스핀메모리에 적용될 수 있을 것"이라며 "차세대 저장장치로 기대되는 스핀트로닉스 메모리 개발에 큰 영향을 미칠 것으로 예상한다"고 말했다.

미래창조과학부 파동에너지 극한제어연구단 지원으로 수행된 이 연구결과는 '사이언티픽 리포트'(Scientific Reports, 2월 5일자)에 게재됐다.

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scitech@yna.co.kr

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