전류만으로 차세대 메모리 자성 조절…DGIST, 제어기술 개발

재료 조성·두께 변화 없이 보상온도 최대 110K 낮춰

[대구=뉴시스] 전류에 의한 CoGd 스핀 배열 및 보상온도 제어 개념도. (사진=대구경북과학기술원 제공) 2026.09.15. [email protected] *재판매 및 DB 금지

[대구=뉴시스]정재익 기자 = 재료의 조성이나 두께를 바꾸지 않고 전류만으로 차세대 메모리의 자성 특성을 조절하는 기술이 개발됐다.

대구경북과학기술원(DGIST)은 화학물리학과 홍정일 교수 연구팀이 전류 펄스를 이용해 페리자성체의 스핀 배열과 보상온도를 조절하는 데 성공했다고 15일 밝혔다.

페리자성체는 서로 반대 방향을 향하는 두 종류의 자성이 함께 존재하는 물질이다. 온도에 따라 두 자성의 크기가 변하다가 특정 온도에서 서로 상쇄되는데 이를 '보상온도'라고 한다. 

보상온도 부근에서는 자성을 빠르고 효율적으로 제어할 수 있어 고속·고집적 메모리 소자 개발에 중요한 특성으로 꼽힌다.

기존에는 보상온도를 바꾸기 위해 합금의 조성이나 박막 두께를 조절하거나 열처리와 이온 주입 등 추가 공정이 필요했다. 이 때문에 소자를 만든 뒤 원하는 위치의 자성 특성을 자유롭게 바꾸기 어려웠다.

연구팀은 백금과 이리듐망간, 코발트가돌리늄으로 구성된 다층 박막에 전류를 흘려 발생하는 '스핀-궤도 토크'를 활용했다.

전류가 이리듐망간의 스핀 배열을 바꾸고 이 변화가 인접한 코발트가돌리늄의 스핀 상태에 영향을 미쳐 보상온도가 달라지는 원리다. 물질의 성분은 그대로 두고 내부 스핀 배열만 전기적으로 조절한 것이다.

실험 결과 코발트가돌리늄 박막의 보상온도는 전류를 흘린 뒤 약 70K 낮아졌다. 조성이 다른 박막에서는 최대 약 110K 감소했다.

전류 펄스의 세기와 시간을 조절하면 보상온도도 단계적으로 바뀌는 것으로 확인됐다. 연구팀은 이 기술이 위치마다 서로 다른 자기 특성을 설정하는 다중 상태 메모리와 재구성 가능한 스핀 소자 등에 활용될 것으로 기대하고 있다.

[대구=뉴시스] (왼쪽부터) DGIST 화학물리학과 홍정일 교수, 최원창 박사후연수연구원, 심태보 통합과정생. (사진=대구경북과학기술원 제공) 2026.09.15. [email protected] *재판매 및 DB 금지

이번 연구에는 최원창·심태보 연구자가 공동 제1저자로 참여했다. 연구 결과는 국제학술지 '어드밴스드 펑셔널 머티리얼즈(Advanced Functional Materials)'에 게재됐다.

홍 교수는 "전류 펄스의 세기와 시간을 이용해 페리자성체의 보상온도를 조절할 수 있다는 점에서 차세대 스핀 메모리 기술로 확장될 가능성이 크다"고 말했다.


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