11일 울산대학교에 따르면, 자기저항(Magnetoresistance, MR) 효과는 각종 자기 센서 및 차세대 메모리(MRAM)와 같은 데이터 저장 장치의 핵심 원리로 활용된다.
특히 거대 자기저항(GMR)과 터널 자기저항(TMR)은 지난 30년간 데이터 저장 기술 발전을 이끌었다. 그러나 기존 자기저항은 조절이 어렵다는 한계가 있었다.
울산대 김상훈 교수 연구팀은 KIST 박태언 박사팀, KAIST 김세권 교수팀, 연세대 김경환 교수팀, 성균관대 이창구 교수팀과 공동 연구를 통해 2차원 자성체에서 자기저항을 30배 이상 조절하는 데 성공했다.
연구팀은 나노 전자소자 내 자성체에 전류를 흘려 강자성체(FM)에서 반강자성체(AFM)로의 상전이를 유도, 자기저항 변화를 기존 5%에서 170%까지 증가시켰다. 이는 기존의 자기저항 제어 방식과는 근본적으로 다른 혁신적인 접근법으로, 연구진은 이러한 변화가 2차원 자성체의 원자층 사이에 존재하는 반데르발스 틈(gap) 때문임을 밝혀냈다.
전류를 이용한 자기 상전이는 1996년 영국 옥스퍼드 대학에서 이론적으로 제안된 이후 30년간 실험적으로 입증되지 못했던 현상이다.
이번 연구는 이러한 난제를 해결하며, 차세대 전자 소자 개발에 새로운 방향을 제시했다. 연구진은 연구 성과가 기존 반도체 기술의 한계를 넘어 초저전력 인공 뉴런 소자, 마그논 트랜지스터, 차세대 AI 칩 및 양자컴퓨터와 같은 고성능 전자 소자 개발로 이어질 것으로 기대하고 있다.
김상훈 울산대 교수는 “이번 연구를 통해 차세대 스핀트로닉스 소자의 핵심 기술을 확보할 수 있을 것”이라고 말했다. 이다예기자 ties@ksilbo.co.kr
저작권자 © 울산일보 무단전재 및 재배포 금지
