자성물질 간 새로운 상호작용 입증…"차세대 M램 적용 가능성"

비대칭적 상호작용 발견…고속 메모리 소자 개발 가능

한국과 독일 공동연구진이 차세대 자성메모리에 적용될 수 있는 새로운 물리현상을 입증했다. 이번 발견은 기존 자성메모리(M램)의 속도와 저장용량의 한계를 뛰어넘을 수 있을 것으로 기대된다. 

서강대와 한국과학기술연구원(KIST), 독일 마인츠대가 참여한 국제 공동연구진은 차세대 M램 개발에 적용할 수 있는 새로운 자기적 상호작용을 발견했다고 10일 밝혔다.

자성메모리란 전자의 스핀에 의한 자성을 이용한다. 두 개의 자성물질의 자화(magnetization) 방향이 같거나 다름을 이용해 0 또는 1의 정보를 기록하는 식이다.

이러한 자성메모리는 전원이 끊겨도 정보가 사라지지 않는 비휘발성인 특성과 고속 동작으로 차세대 메모리로 주목받고 있다. 문제는 M램의 자화 방향이 바뀔 때 전류가 크게 소모된다는 점이다.

연구진은 지금까지는 자성메모리가 자성 물질 사이의 대칭적 상호작용에 의한 두 가지 자화 방향만을 이용했는데, 비대칭적인 상호작용도 나타난다는 것을 발견했다.

비대칭적인 상호작용을 이용하면 0과 1이라는 이진법을 넘어 더 빠르고 용량이 큰 신개념 메모리 소자를 개발할 수 있다. 비대칭적 상호작용은 두 자성 물질 사이에 있는 비자성 물질에 의해 대칭성이 붕괴하면서 발생한다.

이번 연구의 공동 교신저자 중 한 명인 정명화 서강대 물리학과 교수는 "자성 박막 사이에 존재하는 자기적 상호작용을 밝힌 데 의의가 있다"며 "메모리 소자의 저장용량 한계를 극복하고 자성 소재의 구조적 문제를 해결해 새 형태의 자성메모리를 디자인하는 데 기여할 것으로 기대된다"고 설명했다.

이번 연구성과는 재료분야 최상위 국제학술지인 '네이처 머티리얼즈'에 지난 3일 게재됐다.

 

[사진=과기정통부]