차세대 저장장치를 대체할 새로운 기술 방안이 제시됐다.
한국표준과학연구원(KRISS·원장 직무대행 박현민)은 문경웅 나노측정센터 선임연구원이 위상학적 자화상태인 스커미온을 교류자기장을 이용해 이동시키는 새로운 방법을 제시했다고 25일 밝혔다.
스커미온(skyrmion)은 소용돌이 모양으로 배열된 스핀들 구조체다. 자성을 이용한 메모리 저장 능력과 속도는 소자 크기와 이동 속도에 따라 결정되는데 스커미온은 크기가 매우 작고 이동 속도가 빨라 초고밀도·고속력 메모리 소자로 주목 받아 왔다.
기존에 스커미온을 이동 시키는 방법은 전류에 의해서만 가능한 것으로 알려졌다. 이 방법은 흐르는 전자에 의해 자화상태가 한쪽 방향으로 휩쓸려가는 현상을 이용한다. 하지만 이 방법은 전류가 몰리다 보니 열이 발생하고 시료의 자화상태가 바뀔 수 있다는 문제점이 있다.
문 선임연구원 연구팀은 수십 나노미터 크기의 스커미온 상태가 교류자기장에 의해 이동하는 기본 원리를 제시했다. 이 방법으로 하면 외부전자석에 의해 공간상 균일하게 발생한 자기장을 시간에 따라 진동시켜 스커미온을 이동시킬 수 있다.
문경웅 선임연구원은 “시료의 열 손상을 막고 시료 전체에 존재하는 스커미온을 동시에 이동시킬 수 있다는 점에서 대면적에서 유용하게 적용될 수 있다”고 설명했다.
문 선임은 “차세대 저장장치로 기대되는 스핀트로닉스 메모리 개발에 획기적인 영향을 미칠 것으로 예상된다”고 덧붙였다.
이 연구는 미래부 글로벌프런티어 사업의 일환인 파동에너지 극한제어연구단이 지원했다. 연구결과는 네이처 자매지 사이언티픽 리포트(Scientific Reports, 2월5일자))에 게재됐다.
박희범 과학기술 전문기자 hbpark@etnews.com
