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전류 저감 소재기술 개발
제품 실용화 시기 앞당겨 ▲ (왼쪽부터) 교신저자 김영근(고려대학교 공과대학 신소재공학부 교수), 제1저자 김용진(고려대학교 대학원 신소재공학과 박사/현, 삼성전자 DS부문 반도체연구소), 공동 1저자 이민혁(고려대학교 대학원 신소재공학과 석박통합과정생) 국내 연구진이 차세대 메모리로 불리는 자기메모리의 상용화를 한 단계 앞당긴 연구 성과를 내놨다. 우리 학회 김영근 학술부회장인 고려대 신소재공학부 교수와 같은 학과 이민혁 연구원 공동 연구진은 차세대 자기메모리의 전류를 저감할 수 있는 소재 기술을 개발했다고 12월 15일 밝혔다. 자기메모리는 기존 반도체를 기반으로 하는 메모리와 달라 `자성박막(자석 성질을 갖고 있는 얇은 소재)`을 이용해 정보를 저장하고 처리하는 메모리를 뜻한다. 기존 메모리와 비교했을 때 속도가 빠르고 에너지 효율이 좋아 전 세계 많은 과학자들이 차세대 시장 선점을 위해 경쟁적으로 개발하고 있다. 자성메모리는 자석 성질을 갖고 있는 물질과 그렇지 않은 물질이 차곡차곡 쌓인 형태로 이뤄져 있다. 자성층의 자성 방향, 즉 N극과 S극이 바뀌면서 정보가 저장되는데 이처럼 N극과 S극을 바꾸는 기술을 `스핀궤도토크`라고 한다. 그런데 스핀궤도토크를 위해서는 기존 메모리 대비 5배 이상 많은 전류를 흘려줘야만 했다. 그만큼 비용이 증가해 상용화의 걸림돌로 작용했다. 김 교수 연구진은 자성메모리를 구성하고 있는 층 사이에 텅스텐 기반의 소재를 넣음으로써 전류를 낮추는 데 성공했다. 연구진에 따르면 텅스텐을 질소에 노출시킨 `텅스텐 질화물`을 자성메모리에 끼워 넣자 질소의 조성에 따라 전류가 기존 소재 대비 5분의 1로 감소되는 것이 확인됐다. 김 교수는 "이번 연구는 스핀궤도토크 기반 차세대 자기메모리의 구현을 방해했던 높은 구동전류를 해결할 수 있는 방향성을 제시했다"라며 "해당 기술의 실용화 시기를 한 걸음 앞당겼다는 것에 의미가 있다"라고 설명했다. 이 연구 성과는 과학기술정보통신부, 미래소재디스커버리사업의 지원으로 수행되었으며, 해당 연구결과는 재료과학 분야 최고 권위의 국제학술지인 악타 머티리얼리어(Acta Materialia) 지에 게재되었고 국내외 특허가 출원되었다. ■ 논문정보 * 논문명: Large reduction in switching current driven by spin-orbit torque in W/CoFeB heterostructures with W-N interfacial layers -출처: 매일경제
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