한국교통대 학부생들, 차세대 자성메모리 핵심기술 세계에 알렸다

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왼쪽부터 허지호, 김우진 학생, 한희성 교수.

ⓒ 교통대

［충북일보］ 국립한국교통대학교 학부생들이 참여한 차세대 반도체 핵심기술 연구가 세계적 권위의 국제학술지에 게재되며 주목받고 있다.

교통대 반도체신소재공학과 4학년 허지호·김우진 학생이 공동 제1저자로 참여한 연구 논문이 최근 재료과학 분야 국제학술지인 'NPG Asia Materials' 온라인판에 게재됐다.

이번 연구는 자성 나노와이어에서 전류를 이용해 자구벽(Domain Wall)의 움직임을 정밀하게 제어할 수 있는 새로운 계면 설계 기술을 제안한 성과로, 차세대 자성메모리와 스핀트로닉스 기반 정보처리 소자 개발에 새로운 가능성을 열었다는 평가를 받고 있다.

자구벽은 서로 다른 방향의 자성 영역을 구분하는 경계로, 이를 얼마나 빠르고 효율적으로 이동시키느냐가 미래형 메모리와 인공지능 반도체 성능을 좌우하는 핵심기술로 꼽힌다.

그동안 자구벽 제어 기술은 자성층 하부에 위치한 중금속 계면에서 발생하는 스핀 주입 효과에 주로 의존해 왔지만, 스핀의 이동 방향이 제한되는 구조적 한계를 안고 있었다.

연구팀은 이런 문제를 해결하기 위해 자성 나노와이어 양측면에 중금속 계면을 형성하는 '측면 계면공학(Lateral Interface Engineering)' 개념을 새롭게 제시했다.

연구 결과 기존 하부 계면뿐 아니라 나노와이어 측면에서도 스핀 주입이 가능하며, 이를 통해 자구벽 이동 속도를 향상시키거나 제어할 수 있다는 사실을 규명했다.

특히 이번 연구는 미래 반도체와 자성소자가 더욱 초미세화되는 환경에서 측면 계면이 소자 성능을 결정짓는 중요한 요소가 될 수 있음을 실증적으로 입증했다는 점에서 학계의 관심을 모으고 있다.

공동 제1저자인 허지호 학생은 "기존 자성메모리 설계에서는 하부 계면에만 주목했지만, 연구를 통해 측면 계면도 자구벽 운동을 제어하는 핵심 요소가 될 수 있음을 확인했다"고 말했다.

한희성 지도교수는 "이번 연구는 학부생들이 차세대 자성메모리 핵심 물리현상인 스핀궤도토크와 자구벽 동역학을 깊이 있게 이해하고 이를 실제 소자 설계 기술로 발전시켰다는 점에서 의미가 크다"며 "이번 경험을 바탕으로 학생들이 미래 반도체와 스핀트로닉스 분야를 이끌 연구자로 성장하길 기대한다"고 덩했다.

한편, 이번 연구는 교통대 반도체신소재공학과 자성소재연구실(Magnetic Materials Laboratory) 주도로 진행됐으며, 허지호·김우진·구진원·이지은 학생과 정용진 교수, 한희성 교수가 공동 연구에 참여했다.

충주 / 윤호노기자