빛으로 '자성메모리' 속도·효율 높인다

UNIST-인천대-KIST, 이차원 물질의 자기적 성질 제어법 제시 
국내 연구진이 차세대 메모리로 주목받는 '자성 메모리'효율을 높일 연구성과를 도출했다.<사진=UNIST 제공>국내 연구진이 차세대 메모리로 주목받는 '자성 메모리'효율을 높일 연구성과를 도출했다.<사진=UNIST 제공>

전원을 꺼도 데이터가 사라지지 않고, 처리 속도도 빨라 차세대 메모리로 주목받는 '자성 메모리(MRAM)' 효율을 높일 연구가 나왔다.

UNIST(총장 이용훈)는 박노정 자연과학부 교수팀이 수억 분의 일 미터(m)의 얇은 두께를 갖는 자성체의 '자기이방성'을 효과적으로 제어할 방법을 제시했다고 18일 밝혔다.

'자기이방성'은 자성체 결정(結晶)의 축 방향에 따라 자성을 띠는 정도가 달라지는 성질이다. 연구진은 이 성질을 '온-오프 스위치(on-off switch)'처럼 사용해 에너지를 소모를 줄이면서 정보를 더 빨리 안정하게 저장할 가능성을 보여줬다. 김정우 인천대 교수팀과 김경환 KIST 선임연구원이 공동으로 연구한 결과다.

자성 메모리는 자화 방향을 통해 정보를 저장하고 읽는다. 하지만 자기장으로 자화를 조절하면 전력소모가 많고 발열이 생겨 메모리 소자의 집적도를 높이기 어려웠다.

연구진은 빛과 전기장을 이용해 자화 방향을 조절할 수 있다는 것을 이론적으로 증명했다. 특히 자기장이 아닌 요오드화크롬(CrI₃)에 빛과 전기장을 가하면 이 물질의 자기이방성 크기를 제어할 수 있음을 밝혀 에너지 소모는 줄이면서 정보를 더 빠르고 안정적으로 저장할 수 있음을 밝혔다.

또 연구팀은 이론계산을 통해 빛과 전기장을 이용해 원자 수준으로 얇은 자성체의 자기이방성을 아예 없애거나 5배까지 키울 수 있음을 규명했다.

박노정 UNIST 교수.<사진=UNIST 제공>박노정 UNIST 교수.<사진=UNIST 제공>
박노정 교수는 "빛과 같은 외부 자극이 있는 상태에서 스핀의 움직임을 정확하게 기술할 수 있는 '시간의존적 범밀도함수이론'을 활용했다"며 "이번 연구결과는'고효율 자성 소자' 구현에 필수적으로 여겨졌던 '자기이방성'을 빛과 전기장으로 매우 빠르게 제어할 수 있음을 보였다"고 연구의미를 밝혔다.

연구성과는 나노레터스에 지난 12일자에 게재됐다.
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