국내 연구진이 차세대 메모리 반도체로 주목받는 '스핀 메모리'의 후보 물질이 두께와 관계없이 정보를 안정적으로 저장할 수 있다는 사실을 실험으로 입증했다.

한국과학기술연구원(KIST)은 스핀융합연구단 최준우 박사팀이 스핀 메모리의 후보 소재로 주목받는 반데르발스 자성체가 다른 소재보다 10배 이상 정보를 더 잘 저장한다는 연구 결과를 국제학술지 '나노 레터스'(Nano Letters)에 발표했다.

▲ 층상구조를 가진 Fe₃GeTe₂반데르발스 자성체와 반강자성체 접합구조.

연구진이 이용한 소재는 반데르발스 자성체인 'FGT'(Fe₃GeTe₂)다. 이 물질은 자성을 띤다. 분자 간 약한 상호작용인 '반데르발스 결합'으로 결합한 층상 구조 소재로, 반도체에 적용할 수 있다.

연구진은 물리적 박리 방식으로 FGT 소재를 산화시켰다. 그러자 표면에 반강자성체 층이 생겼고, 강자성체가 특정한 방향으로 정렬하는 '교환 바이어스' 현상이 나타나는 사실을 발견했다.

교환 바이어스는 반강자성체와 상호작용으로 강자성체가 특정 방향으로 정렬하는 성질을 말한다.

▲ KIST 최준우 박사팀이 개발한 반데르발스 자성체를 활용한 스핀소자.

통상 물질이 두꺼우면 교환 바이어스가 약해져 정보 저장성도 줄어든다.

그러나 기존 자성체와 달리 FGT 소재는 두께와 관계없이 기존 자성체보다 10배 이상 큰 교환 바이어스를 나타냈다고 연구진은 전했다.

연구진은 반데르발스 물질의 층간 상호작용으로 인해 이런 특성이 나타났다고 설명했다.

최준우 박사는 "향후 반데르발스 자성체와 다른 성질의 반데르발스 물질의 접합구조를 활용해 우수한 성능을 가진 스핀 반도체 신소재 개발이 가능해질 것으로 기대한다"고 말했다.

윤승훈 기자  press@jeonpa.co.kr

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