[아이티비즈] 미래창조과학부(장관 최양희)는 국내 대학 연구진이 차세대 자성 메모리(MRAM)의 속도 및 집적도를 동시에 향상시키는 소재기술 개발에 성공했다고 13일 밝혔다.
박병국 교수(한국과학기술원)와 이경진 교수(고려대) 공동연구팀의 연구 결과는 나노기술 분야의 최고 권위의 학술지인 네이쳐 나노 테크놀러지 7월 11일자에 게재됐다.
논문명은 'Field-free switching of perpendicular magnetization through spin-orbit torque in antiferromagnet/ferromagnet/oxide structures'이다. 저자는 오영완, 백승헌(공동제1저자, 한국과학기술원 박사과정), 김영민, 이해연, 이경동(한국과학기술원), 양창근, 박은상, 이기승, 고경춘 (고려대학교), 김경완(NIST), 정종율 교수(충남대학교), 민병철 박사(한국과학기술연구원), 이현우 교수(포항공과대학교) 이경진 교수(공동교신저자, 고려대학교), 박병국 교수(공동교신저자, 한국과학기술원) 포함 총 15명이다.
그리고 미래소재디스커버리사업의 스핀궤도소재연구단(단장 고려대 김영근)의 지원을 받아 연구를 수행하였다.
자성메모리는 실리콘을 기반으로 한 기존 반도체 메모리와 달리 얇은 자성 박막으로 만들어진 새로운 비휘발성 메모리 소자로서 외부 전원 공급이 없는 상태에서 정보를 유지할 수 있으며 고속 동작과 집적도를 높일 수 있다. 이러한 특성 때문에 메모리 패러다임을 바꿀 새로운 기술로 전세계 여러 반도체 업체에서 개발 경쟁을 벌이고 있는 차세대 메모리이다.
개발 경쟁의 대상이 되는 핵심 기술 중 하나는 메모리 동작 속도를 더 높이면서도 고집적도를 동시에 구현 하는 기술이다. 현재까지 개발된 자성메모리 기술에 의하면 동작 속도를 최고치로 유지하는 경우 집적도가 현저히 떨어지는 문제가 있었다.
현 연구팀은 동작 속도를 기존 자성메모리 기술보다 10배 이상 빠르고 고집적도를 달성 할 수 있는 새로운 기술을 개발했다.
이 연구의 기술이 적용 될 수 있는 차세대 메모리로 주목받고 있는 일반적 스핀궤도토크 기반의 자성메모리 경우, 정보기록을 위해 중금속ㆍ강자성 물질의 스핀궤도결합을 이용한다. 하지만 기존에 사용되는 백금(Pt) 또는 텅스텐(W)의 경우 외부 자기장을 걸어 주어야 하는 제약이 있었는데, 연구팀은 이리듐-망간(IrMn) 합금과 같은 새로운 반강자성 소재를 도입하여 반강자성ㆍ강자성 물질의 교환 결합을 이용해 외부자기장 없이 고속, 저전력 동작이 가능한 기술을 개발하였다.
스핀궤도토크 자성메모리는 컴퓨터 또는 스마트폰에 쓰이는 SRAM보다 10배 이하로 전력소모를 낮출 수 있고, 비휘발성 특성으로 저전력을 요구하는 모바일, 웨어러블, 또는 사물인터넷(IoT)용 메모리로 활용 가능성이 높다.
박병국 교수는 “이 연구는 차세대 메모리로써 각광받고 있는 자성메모리의 구현 가능성을 한 걸음 더 발전시킨 것에 의미가 있고, 추가 연구를 통해 기록성능이 뛰어난 신소재 개발에 주력할 예정이다”고 밝혔다.
