저장 용량은 수백 배, 동작 속도는 수천 배 빠른 메모리

2015.07.28 18:00
인하대 제공
인하대 제공
국내 연구진이 미래형 차세대 메모리 소자의 성능을 한층 더 높일 수 있는 기술을 개발했다.

 

유천열 인하대 물리학과 교수(사진)팀은 그간 중금속과 자성체의 경계면에서 이론적으로만 예측되던 ‘비대칭 교환 상호작용(DMI)’을 정량적으로 측정하는 데 성공했다고 28일 밝혔다.

 

차세대 소자로 주목받고 있는 ‘스핀트로닉스’ 메모리에 이 기술을 적용하면 읽고 쓰는 속도가 기존에 비해 수천 배 빠르면서 수명도 긴 소자를 만들 수 있을 것으로 보인다.

 

현재 전자기기에 사용되고 있는 메모리 소자는 집적 밀도, 발열 등에서 이미 한계에 도달한 상태다. 이를 해결하기 위해 ‘스핀 메모리’가 차세대 소자로 주목받고 있다.

 

전자는 ‘업(up)’과 ‘다운(down)’의 두 가지 스핀 상태 중 하나를 띠는데, 각각 서로 다른 방향으로 자기력을 발생시킨다. 이때 업 또는 다운이라는 자기 방향을 각각 ‘0’과 ‘1’로 정의하면 원하는 정보를 기록하는 메모리를 만들 수 있다. 이것이 스핀 메모리의 원리다.

 

연구팀은 스핀 효과의 일종인 DMI의 크기를 처음으로 정확하게 알아냈다. DMI는 자성체 안에서 전자의 스핀 방향이 인접한 중금속 때문에 틀어지는 현상이다. DMI가 크면 소자의 동작 속도와 기록 속도가 모두 빨라진다는 사실은 알려져 있었지만 지금까지 실제로 이를 측정한 적은 없었다.

 

연구팀은 중금속 위 자성체의 두께를 조정하며 DMI를 측정한 결과 자성 물질의 두께가 얇을수록 DMI가 커진다는 사실을 발견했다.

 

유 교수는 “이론적으로만 존재했던 DMI 값을 정확히 구했다는 점에서 학문적으로 의미가 크다”면서 “기존 메모리에 비해 저장용량이 최대 수 백 배 크고, 동작 속도도 수 천 배 빠른  2세대 스핀기반 메모리 소자를 개발하는 데 도움이 될 것”이라고 말했다.

 

연구결과는 ‘네이처 커뮤니케이션스’ 8일자에 게재됐다.

 

 

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