정보 저장 안정성이 10 배 향상된 차세대 반도체 재료 특성 발견

KIST 스핀 융합 연구 센터 최준우 박사 팀
반 데르 발스 자성체의 자기 특성 발견

교환 바이어스 특성 10 배
스핀 반도체 성능 향상 기대

KIST 박사 팀이 개발 한 반 데르 발스 자성체를 이용한 스핀 소자 등장.[사진=KIST]

국내 연구자들의 스핀 메모리 후보 물질로 주목 받고있는 반 데르 발스 자성체의 정보 저장 안정성이 타 소재보다 10 배 이상 높다는 연구 결과가 주목 받고있다.

전 세계 반도체 기업과 연구소는 양산되는 실리콘 반도체의 효율 향상에 한계를 느끼며이를 극복 할 수있는 스핀 메모리에 주목하고있다.

스핀 메모리의 작동 원리에 대한 연구는 상당한 진전을 이루 었으며 최근에는 적합한 재료를 찾기위한 노력이 본격화되고 있습니다.

스핀 융합 연구 센터 최준우 박사가 이끄는 한국 과학 기술원 (KIST) 연구팀은 정보를 저장하는 반 데르 발스 자성체의 안정성을 나타내는 ‘교환 바이어스’특성을 발견했다. 일반 자성체보다 10 배 이상 크고 물리적 특성이 근본적으로 다릅니다. 나는 말했다.

반 데르 발스 자성체는 물질의 층간 결합력이 약한 ‘반 데르 발스’결합으로 구성된 자성체로, 3 차원 구조의 일반 재료와 달리 층간 결합력이 약하여 단일 원자 층 평면으로 쉽게 분리 할 수있어 2 차원 소재라고도합니다.

2017 년에는 반 데르 발스 소재 중 외부 자성을 유지하는 특성 인 강자성 특성을 나타내는 신소재가 발견되었으며,이를 활용하여 정보가 활발히 진행됨에 따라 자기의 스핀 방향을 저장하는 차세대 스핀 반도체에 대한 연구가 진행되고 있습니다.

그러나 활발한 연구에도 불구하고 Van der Waals 자성 재료는 철과 코발트와 같은 기존의 자성 재료와 비교하여 원자 층 단위로 분리되는 구조적 특성 외에 눈에 띄게 다른 자기 특성을 갖는 것으로 밝혀지지 않았습니다.

Van der Waals의 대표적인 자성 재료 인 ‘Fe3GeTe2’의 특성을 분석 한 결과, 최준우 박사 팀은 교환 바이어스의 크기가 기존의 자성 재료와 달리 두께에 거의 영향을받지 않았습니다. 두께가 증가할수록 약해지고 교환 바이어스 (데이터 저장 안정성)의 크기는 10 배 이상 커질 수 있습니다.

또한 이러한 독특한 자기 적 특성은 van der Waals 재료 고유의 특성 인 약한 층간 상호 작용에 기 인함이 밝혀졌습니다.

교환 바이어스는 2018 년부터 양산되고있는 차세대 스핀 메모리의 핵심 운영 원리로, 안정적인 스핀 정보 저장에 중요한 역할을합니다. 따라서 본 연구의 결과는 교환 바이어스가 큰 반 데르 발스 자성체를 활용하여 차세대 스핀 메모리의 정보 저장 안정성을 크게 향상시킬 수 있음을 시사한다.

KIST 최준우 박사는 “이번 연구 결과를 바탕으로 반 데르 발스 자성 재료와 반 데르 발스 재료의 접합 구조를 활용하여 우수한 성능의 스핀 반도체 용 신소재가 개발 될 것으로 기대된다. 미래에 다른 속성의. “

본 연구는 과학 기술 정보 통신부의 지원을 받아 KIST의 주요 사업, 창의 융합 연구 사업, 선도 연구 센터 지원 사업 지원으로 수행되었다. 연구 결과는 나노 과학 분야의 국제 학술지 ‘Nano Letters'(IF : 12.279, JCR 상위 5.743 %)의 최신호에 게재되었습니다.

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