[투데이에너지 송두환 기자] 스핀트로닉스 메모리 소자를 전력소모 없이 작동시키는 기술이 개발됐다. 스핀열전효과를 이용하여 메모리 소자를 작동시키는 기술이다. 이번 연구로 스핀트로닉스 메모리의 전력소비문제를 획기적으로 개선할 수 있을 것으로 기대된다.
전자가 스스로 회전하는 운동을 스핀이라고 한다. 스핀을 일정한 방향으로 정렬시켜 흐르게 하면 스핀 전류가 발생하는데 이를 이용해 나노자석에 정보를 기록하는 기술을 스핀트로닉스 메모리 기술이라고 한다.
스핀트로닉스 메모리는 전력을 공급하지 않아도 정보가 지워지지 않고 대용량 데이터 저장이 가능해 차세대 메모리로 각광받고 있다. 하지만 정보를 기록할 때 비교적 큰 전류가 필요하다는 점이 장애요인으로 지적돼 왔다.
한국과학기술연구원(KIST, 원장 이병권) 최경민 스핀융합연구단 박사는 스핀트로닉스 메모리의 전력소모를 절감하기 위해 제벡효과(Seebeck effect)에 착안했다. 제벡효과란 금속이나 반도체의 양끝 온도를 다르게 유지하면 전압이 발생해 전류가 흐르는 현상을 말한다. 대표적인 열전효과(熱電, Thermoelectric effect: 열을 이용해 전기를 생산) 중 하나다.
최 박사는 나노자석 내에서도 제벡효과가 발생한다는 점을 활용, 나노자석의 양끝 온도를 다르게 유지해 스핀전류를 흐르게 했다. 기존방식은 전하에 의한 전류를 흐르게 해 스핀전류를 동작시키는 구조였다. 최 박사팀이 개발한 기술은 전하에 의한 전류를 차단하고 스핀전류만을 동작시키기 때문에 전력소모가 줄어든다. 그동안 스핀열전효과를 이용해 스핀트로닉스 메모리 소자를 구동시키려는 시도가 여러 번 있었으나 최 박사가 처음 성공했다.
이번 연구는 8일 ‘Nature Physics’ 온라인 판에 게재됐다. 논문명은 “금속 스핀-밸브 구조에서 스핀 의존 제벡 효과에 의한 열적 스핀전달토크(Thermal spin-transfer torque driven by the spin-dependent Seebeck effect in metallic spin-valves)”이다. 민병철 KIST 박사, 이경진 고려대 교수, David G. Cahill 일리노이주립대 교수가 공동저자로 참여했다.