개별 '스커미온' 쓰고 지운다···차세대 메모리 구현 성큼

우성훈 KIST 박사팀 연구···외부 전류 이용해 스커미온 자유롭게 조절

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강민구 기자 - 2018.05.16

지난 2009년 처음 발견된 소용돌이 모양의 스핀 구조체인 '스커미온(Skyrmion)'은 특유의 위상학적 안정성과 작은 크기, 효율적인 움직임 등으로 인해 초고밀도, 고속력 차세대 메모리 소자의 기본 단위로 학계에서 주목을 받고 있다.

국내 연구진이 기존 연구에서 이 상태를 형성하고 없애기 위해 필요한 외부 자기장 없이 전기적 방법으로 이를 해결할 수 있는 기술을 개발하고, 실제 스커미온 기반 전자소자를 구현하기 위한 해결책을 제시했다. 

전기적인 방법으로 생성된 스커미온 모식도.<자료=KIST 제공>전기적인 방법으로 생성된 스커미온 모식도.<자료=KIST 제공>
KIST(원장 이병권)는 우성훈 스핀융합연구단 박사팀은 전기적인 방법으로 개개의 스커미온을 쓰고 지우는 스커미온 기반 전자소자를 구현하기 위한 핵심기술을 개발했다고 16일 밝혔다.

우성훈 박사팀은 스커미온이 형성되고 사라지는 과정에서 나타나는 독특한 물리학적 거동을 밝혀냄으로서, 스커미온의 위상학적 특성을 외부 전류를 이용해 자유롭게 조절 가능하다는 것을 최초로 증명했다.

실제 스커미온을 사용해 전자 소자를 구동하기 위해서는 정보의 가장 기본단위가 되는 개개의 스커미온을 원하는 위치에 원하는 개수만큼 쓰고 지울 수 있어야 한다.

기존 연구에서는 외부 자석을 이용해 자기장을 인가하는 방법으로만 스커미온 상태를 형성하고 변화시킬 수 있었다. 이러한 방법은 전자 소자에 적용이 불가능하다는 한계가 있었다.

이에 우성훈 박사팀은 스커미온을 쓰고 지우는 기술을 개발하고, 실제 메모리, 논리소자 등의 전자소자에 적용되기 위한 가장 큰 기술적인 난제를 해결했다.

연구팀은 이 기술을 기반으로 스커미온 기반의 초저전력 전자소자 구현을 앞당길 수 있을 것으로 기대하고 있다. . 

우성훈 KIST 박사는 "이번 연구로 스커미온의 기술적 난제 중 하나를 해결해 기쁘다"라면서 "연구팀이 기존에 발표한 '상온 스커미온 형성기술', '스커미온 고효율 이동 기술' 등에 이 기술을 접목해 실제 스커미온 기반의 초저전력 스핀 메모리 소자 구현을 빠른 시일에 이룰 수 있을 것으로 기대한다"고 말했다.

이번 연구에는 우성훈 KIST 박사와 함께 송경미 숙명여대 물리학과 박사과정 학생이 공동 1저자로 참여했다.

연구는 과학기술정보통신부(장관 유영민)의 지원으로 KIST 기관고유사업과 삼성전자 미래기술육성센터 지원사업으로 수행됐다. 연구결과는 국제 학술지 '네이처 일렉트로닉스(Nature Electronics)'에 지난 15일자 온라인판에 게재됐다. 
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