'스커미온' 이상 움직임, 국내 연구진 "잡을 수 있을 듯"
'스커미온' 이상 움직임, 국내 연구진 "잡을 수 있을 듯"
  • 박연수
  • 승인 2018.03.19 17:02
  • 조회수 784
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기존의 강자성체 (Ferromagnet)과 달리, 전류방향 그대로 직진 운동을 하는 페리 스커미온 (Ferromagnetic Skyrmion)의 운동 모식도. 출처: KIST
기존의 강자성체 (Ferromagnet)과 달리, 전류방향 그대로 직진 운동을 하는 페리 스커미온 (Ferromagnetic Skyrmion)의 운동 모식도. 출처: KIST

2009년 처음 발견된 소용돌이 모양의 스핀 구조체 '스커미온(Skyrmion)'. 특유의 위상학적 안정성과 작은 크기, 효율적인 움직임이 특징인데요. 초고밀도, 고속력 차세대 메모리 소자의 기본 단위로서 학계의 큰 주목을 받고 있습니다. 하지만 스커미온의 특징 중 하나인 '스커미온 홀 효과(Skyrmion Hall effect)' 때문에 스커미온의 운동을 원하는 방향으로 제어할 수 없었다고 합니다. 스커미온 홀 효과는 전류를 가했을 때 스커미온이 전류의 방향에 대하여 대각선으로 움직이는 현상입니다.

 

그런데 최근 국내 연구진이 '스커미온 직진운동'을 가능하게 해 스커미온 기반의 차세대 초저전력 스핀 메모리 구현에 한 발 더 다가섰다고 합니다. 

 

스커미온 직진운동 가능하게 했대요. 출처: fotolia
스커미온 직진운동 가능하게 했대요. 출처: fotolia

한국과학기술연구원(KIST) 스핀융합연구단 우성훈 박사팀은 강자성체와 반강자성체의 중간 형태인 '페리자성체'를 사용했습니다. 기존에 이론으로만 제시됐던 높은 직진성 및 이동효율을 보이는 스커미온의 움직임을 세계 최초로 구현했다고 밝혔습니다. 이번 연구는 국제 학술지 <Nature Communications> 최신호에 온라인으로 게재됐는데요. 실제 스커미온을 사용해 메모리 소자를 구동하기 위해서는, 개개의 스커미온의 위치를 정확히 제어할 수 있어야 합니다. 

 

우성훈 박사. 출처: KIST
우성훈 박사. 출처: KIST

이러한 위치조정을 위해서는 외부 전류를 이용해 스커미온을 원하는 위치로 이동시키는, 즉 전류방향 그대로의 스커미온 직진 운동이 핵심 기술이 필요하죠. 따라서 본 연구 결과는 학계에서 매우 큰 관심을 받고 있는 스커미온이 실제 메모리 소자에 적용되기 위한 핵심 기술이라고 볼 수 있습니다. 향후 스커미온 기반의 초저전력 메모리를 구현하는 데 크게 기여할 것으로 예상됩니다.

 

우성훈 박사는 "4차 산업혁명과 함께 고성능 고용량 전자소자들이 매우 빠른 속도로 출현함에 따라 초저전력 메모리 소자의 개발은 현재 매우 절실한 이슈로 자리 잡고 있다"고 전하며, "본 연구를 통해 개발한 스커미온 메모리 핵심 기술은, 향후 실제 스커미온 기반의 초저전력 스핀 메모리 소자 구현 및 관련 산업 전반에 크게 기여할 수 있을 것으로 기대한다"고 밝혔습니다.


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