스커미온 직진운동 규명…"차세대 초저전력 메모리 가능"

KIST, 페리자성체 사용해 직진운동 세계 최초 구현

기존의 강자성체 (Ferromagnet)과 달리, 전류방향 그대로 직진 운동을 하는 페리 스커미온 (Ferromagnetic Skyrmion)의 운동 모식도

(서울=뉴스1) 최소망 기자 = 국내 연구진이 소용돌이 모양으로 배열된 스핀구조체인 '스커미온'(Skyrmion)의 물리현상을 밝혀 차세대 초저전력 스핀 메모리의 개발가능성을 확인했다.

한국과학기술연구원(KIST)은 스핀융합연구단 우성훈 박사팀이 강자성체와 반강자성체의 중간 형태인 '페리자성체'를 사용해 기존에 이론으로만 알려진 스커미온 직진운동을 세계 최초로 구현했다고 12일 밝혔다.

스커미온 기반 메모리 소자를 구동하려면 스커미온 하나하나를 정확하게 조절하는 게 핵심이다. 그러나 기존에는 '스커미온 홀 효과'라는 위상학적 특징때문에 원하는 방향으로 제어하는 게 불가능했다. 이에 연구진은 강자성체가 아닌 페리자성체를 사용해 직직운동을 구현했다. 이때 사용된 페리자성체는 가돌리늄과 철, 코발트 포함된 금속합금이다.

이번 연구 성과는 앞으로 스커미온이 실제 메모리 소자에 적용할 수 있는 핵심 연구가 될 것으로 기대를 모으고 있다. 반도체 산업은 집적도를 높여 '공정'을 얼마나 줄일 수 있느냐가 핵심인데, 이에 필요한 핵심기술이 초저전력 기술이기 때문이다.

연구진은 이번 스커미온 직진운동 규명으로 통해 앞으로 스커미온 기반의 초저전력 메모리를 구현하는 데 큰 기여를 할 것이라고 설명했다. 우성훈 박사는 "이번 연구 결과는 실제 스커미온 기반의 초저전력 스핀 메모리 소자 구현은 물론 관련 산업 전반에 크게 기여할 수 있을 것"이라고 설명했다.

이번 연구는 KIST 기관고유사업과 삼성전자 미래기술육성센터 지원 사업으로 수행됐으며, KIST 연수생 송경미 박사과정(숙명여대 물리학과) 학생이 공동 1저자로 국제 학술지 '네이처 커뮤니케이션즈'에 실렸다.
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