사진 설명=산화 마그네슘 두께에 따른 스핀 특성 모식도

고려대학교 공과대학(학장 김용찬) 신소재공학부 김영근 교수 연구팀이 차세대 자기메모리의 숨겨진 물리 현상을 밝혀내 주목을 받았다.

자기메모리(MRAM)는 다층의 자성 박막을 이용해 정보를 저장하고 처리하는 메모리 소자로, 전원을 끈 상태에서도 정보를 기억하는 비휘발성 특성이 강점이다. 최근에는 스핀전달토크(Spin Transfer Torque, STT) 기록 방식의 자기메모리가 상용화됐는데, 스핀-궤도토크(Spin-Orbit Torque, SOT)를 이용한 방식의 차세대 자기메모리는 동작 속도와 에너지 효율 측면에서 유리할 것으로 전망돼 세계적으로 개발 경쟁이 치열하다.

김 교수팀은 스핀-궤도 상호작용이 강한 금속층과 자성층 사이에 수 나노미터 두께의 초박막 산화물 계면층을 주입하면, 두께에 따라 비대칭 교환결합력의 세기가 진동하는 현상을 발견했다. 이는 초박막 산화물의 반도체적 특성 변화에 의한 것임을 확인했고, 산화물 계면층의 밴드갭 에너지에 따른 비대칭 교환결합력의 변화를 이론적으로 밝혀냈다. 이에 향후 스핀-궤도결합 원리 규명에도 중요한 실마리가 될 것으로 기대를 모은다.

김영근 교수팀의 해당 연구 성과는 과학기술정보통신부 원천기술개발사업(미래소재디스커버리사업) 지원을 받아 수행됐으며, 세계적인 과학전문지 네이처(Nature) 자매지인 네이처 커뮤니케이션즈(Nature Communications) 6월 2일자(한국 기준)에 실렸다.  / 공과대학신문