국내 연구팀, 열로 스핀전류를 얻는 소재기술 개발

박병국 과학기술원 교수 [사진제공=과기정통부]
 

박병국 교수(한국과학기술원) 연구팀이 자성메모리(MRAM)의 새로운 동작 원리인 열로 스핀전류를 생성하는 소재기술을 개발했다.

23일 과학기술정보통신부에 따르면 이 연구는 이경진 교수, 정종율 교수와 공동으로 수행한 것으로, 네이쳐 커뮤니케이션즈(Nature Communications) 11월 9일자에 게재됐다.

스핀전류는 일반적인 전류는 전자가 가지고 있는 전하(charge)의 흐름을 말하는데, 전자의 또 다른 고유특성인 스핀(spin)이 이동하는 현상이다. 스핀전류는 전하의 실제적인 이동이 없이 나타날 수 있어 주울열(Joule heating)로 인한 전력손실로부터 자유로울 수 있다.

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

자성메모리의 동작은 자성소재에 스핀전류를 자성의 방향을 제어하는 방식으로 이뤄진다. 이때 기존 자성메모리는 스핀전류를 전기로 생성하는데, 이번 연구에서 열로 스핀전류를 발생시키는 소재기술을 개발했다.

박병국 교수는 "이번 연구는 열에 의한 스핀전류 생성이라는 새로운 물리현상을 실험적으로 규명한 것"이라며 "열에 의해 동작하는 자성메모리의 개발은 전력소모를 획기적으로 낮출 수 있어 웨어러블, 모바일 및 사물인터넷 등 저전력 동작이 요구되는 전자기기의 발전에 기여할 것으로 보인다"고 내다봤다.

한편 이 연구성과는 과기정통부 미래소재디스커버리사업의 지원을 받아 수행됐다.