[충청뉴스 이성현 기자] 한국과학기술연구원(KIST)은 스핀융합연구단 최준우 박사팀이 숭실대와 공동연구를 통해 양자소재로 초저전력 메모리를 제작할 수 있다는 연구 결과를 발표했다고 8일 밝혔다.
대표적 양자소재인 이차원 물질은 삼차원의 입체 구조를 갖는 일반 물질과는 달리 평면 형태의 단일 원자층으로 쉽게 분리할 수 있으며, 이에 따라 특수한 양자역학적 특성들이 나타난다.
이번 연구에선 두 가지 다른 특성을 가진 양자소재를 결합시킨 이차원 강자성체-강유전체 적층 구조 반도체 소자를 처음 개발했다.
이차원 강자성체(Fe3-xGeTe2)와 이차원 강유전체(In2Se3)의 적층 구조 소자에 5V 정도의 낮은 전압을 걸었을 때, 강자성체의 스핀 방향을 바꿔주는데 필요한 자기장, 즉 보자력을 70% 이상 감소시킬 수 있었다.
또 전압을 걸었을 때 일어나는 이차원 강유전체의 구조적 변화가 인접한 이차원 강자성체의 스핀 특성 변화를 이끌어내는 것을 밝혔다.
전압에 따라 이차원 강유전체의 격자가 팽창해 강자성체의 자기이방성이 변화하고 스핀의 방향을 바꿔주는데 필요한 보자력이 크게 감소된 것이다.
이는 양자소재 적층 구조 소자에 매우 작은 전압을 가해주면 3분의 1 수준의 자기장으로도 전자의 스핀 정보 제어가 가능하다는 것으로, 양자소재 기반 초저전력 스핀 메모리 개발을 위한 핵심 기술이다.
KIST 최준우 박사는 “양자소재를 활용한 초저전력 차세대 메모리 핵심 요소 기술을 확보해 최근 흔들리는 반도체 산업에서 기술 우위와 경쟁력을 유지할 수 있을 것”이라고 설했다.
