반강자성체에 전압걸어 성질을 바꾼다

DGIST 홍정일 교수, 반강자성체 제어 가능한 기술 개발
멀티레벨 컴퓨터용 차세대 메모리 소자에 적용 기대

대구경북과학기술원 신물질과학전공 홍정일 교수. DGIST 제공

[파이낸셜뉴스] 대구경북과학기술원(DGIST)은 신물질과학전공 홍정일 교수팀이 차세대 메모리에 적용되는 반강자성체에 기계적인 진동을 가해 자기정렬을 제어하는 기술을 최초 개발했다고 17일 밝혔다. 홍정일 교수는 "기존 이진법을 뛰어넘는 멀티레벨 컴퓨터에 사용하는 차세대 메모리 소자 등에 적용될 것"이라고 전망했다.

반강자성체는 자력을 띄지 않는 물질로 망간, 산화망간, 산화크롬 등이 있다. 연구진은 열을 가하지 않고 기계적 진동을 이용해 원자 결정 구조의 미세 변형을 가해 원자간 자기 결합의 변화를 유도했다.

연구진은 전압을 주면 형태가 바뀌는 압전물질로 구성된 기판 위에 반강자성체로 된 얇은 막을 덧씌웠다. 여기에 교류전압을 통한 기계적 진동을 준 결과 압전물질의 변형이 일어남과 동시에, 덧씌운 반강자성체 박막에 진동이 전해지면서 내부 자기배열상태를 임의로 변경됐다. 또한 전압을 반복적으로 걸어 자기 결합 상태를 재설정할 수 있다는 것을 알아냈다.

반강자성체에 전압을 걸어주면 기계적 진동에 의해 전자들의 배열 상태를 여러방향으로 설정이 가능하다. DGIST 제공

연구진은 최초로 개발한 이번 공정이 기존의 열을 이용한 방법보다 국소부위에 적용이 가능하다고 설명했다. 뿐만아니라 상온에서도 적용 가능해 에너지 효율면에서 훨씬 유리하다고 강조했다.

이외에도 반복된 작동으로 인해 자기정렬도가 떨어진 소자의 재설정이 가능해 소자의 기능회복을 통한 내구성을 높일 수 있게 됐다.

홍정일 교수는 "무엇보다 자기 정렬의 미세 패턴화가 가능해, 기존의 소자와는 완전히 다른 작동 메커니즘의 스핀 소자를 설계할 수 있다는 점에서 의미가 크다"고 말했다.

홍 교수는 이어 "향후 지속적으로 반강자성체의 제어 메카니즘을 이해하고 개발해 스핀 신소재 연구를 발전시키고자 한다"고 밝혔다.

이번 연구는 DGIST 신물질과학전공을 졸업한 김현중 박사가 제1저자로 참여했으며, 재료과학분야의 권위지인 '악타 머티어리얼리아(Acta Materialia)'에 지난 15일자 지면판으로 게재됐다.

[e-mail] 김만기 기자

키워드#대구경북과학기술원 #DGIST #메모리 #반강자성체 #자기정렬 #멀티레벨 #자력 #압전물질

※ 저작권자 ⓒ 파이낸셜뉴스, 무단전재-재배포 금지