▲ 스핀너른스트 현상을 이용한 열인가 자성메모리 개략도.

차세대 메모리로 각광받고 있는 자성메모리(MRAM)를 열로 작동시킬 수 있는 소재기술이 개발돼 저전력 전자기기 발전에 기여할 전망이다.

과학기술정보통신부(장관 유영민)는 박병국 한국과학기술원 교수, 이경진 고려대 교수, 정종율 충남대 교수 연구팀이 자성메모리(MRAM)의 새로운 동작 원리인 열로 스핀전류를 생성하는 소재기술을 개발했다고 24일 밝혔다.

자성메모리는 실리콘 기반의 기존 반도체 메모리와 달리 얇은 자성 박막으로 만들어진 비휘발성 메모리 소자로, 외부 전원 공급이 없는 상태에서 정보를 유지할 수 있으며 집적도가 높고 고속 동작이 가능한 장점이 있어 저전력 차세대 메모리로 개발되고 있다.

자성메모리는 자성소재에 스핀전류를 주어 자성의 방향을 제어하는 방식으로 작동되는데 기존 자성메모리는 스핀전류를 전기로 생성되고 있다. 그러나 전기 인가에 따른 에너지소모가 큰 단점이 있어, 이를 극복하기 위한 연구개발이 요구되고 있다.

연구진이 이번 연구에서 스핀궤도결합이 큰 텅스텐과 백금 소재를 활용, 열에 의해 스핀전류가 생성되는 현상(스핀너런스트 효과)을 실험적으로 증명해 열에 의한 스핀전류의 생성효율이 기존의 전기에 의한 스핀전류의 생성효율과 유사함을 밝혔다.

열에 의해 동작하는 자성메모리의 개발은 전력소모를 획기적으로 낮출 수 있어 웨어러블, 모바일 및 사물인터넷 등 저전력 동작이 요구되는 전자기기의 발전에 기여할 것으로 기대된다.

박병국 교수는 “이번 연구는 열에 의한 스핀전류 생성이라는 새로운 물리현상을 실험적으로 규명한 것에 의미가 크고, 추가 연구를 통해 자성메모리의 새로운 동작방식으로 개발할 예정”이라고 밝혔다.

한편 이번 연구성과는 네이쳐 커뮤니케이션즈(Nature Communications) 11월9일자에 게재됐다.