나노전자 스핀전자소자
페이지 정보
- 용어
- 스핀전자소자
- 요약
- 스핀을 활용하여 전하의 이동을 제어하거나, 전하의 이동 없이 정보를 저장하고 처리하는 기능을 구현하는 신개념 기술 융합적 전자소자
- 참고문헌
- - Proceedings of the IEEE, 91, 5 (2003)
- Semiconductor Spintronics and Quantum Computation, edited by D. D. S. Awschalom, D. Loss and N. Samarth, Springer Verlag. (2002)
- Spin Electronics, M. Ziese, and M. J. Thornton, Springer Verlag. (2001)
- http: - 분류
- 나노전자 > 스핀트로닉스
본문
스핀전자소자(Spintronic Devices)의 개발은 1988년 자성다층박막에서 거대자기저항(GMR)이라는 현상을 발견하면서부터 본격적으로 시작되었다. 이 현상은 1994년에 하드디스크 드라이브 재생헤드의 기본원리로서 채택된 이래 지금까지 하드디스크 드라이브의 경이로운 기록밀도 경신을 주도하여 왔다. 이 현상은 소위 자기메모리(MRAM)라고 일컬어지는 비휘발성 메모리 제조에도 활용되었는데, 내방사성, 고신뢰도의 특성에 힘입어 군사용과 우주용 메모리로서 판매되고 있다. 터널자기저항(TMR)은 자기저항비가 거대자기저항에 비하여 더 크며 소자의 두께 방향으로 전류를 인가하는 CPP(Current-Perpendicular-Plane) 모드라서 메모리의 고밀도화에 유리하다. 따라서, 터널자기저항 현상을 채택한 자기메모리는 거대자기저항형 자기메모리가 가지는 독보적인 장점 외에도 DRAM에 필적하는 밀도와 SRAM에 근접하는 속도까지 겸비하고 있어서
차세대 비휘발성 메모리로서 각광받고 있다. 그러나 이러한 초기 단계의 응용은 스핀전자소자가 가지는 주된 장점들, 예를 들면 매우 빠른 소자 성능, 매우 낮은 전력 손실 및 복잡한 논리 계산 능력을 가지고 있지 않다. 진정한 의미의 스핀전자소자로서는 1초에 수 십억회의 계산이 가능한 논리 게이트, 기존의 전압 뿐만 아니라 편광된 빛에 의해서도 작동되는 새로운 개념의 디바이스, 그리고 동시에 2개의 다른 상태를 가지는 메모리 소자 등을 들 수 있다. 스핀전자공학의 이러한 응용은 구체적으로 spin FET(field effect transistor), spin RTD(resonant tunneling diode), spin LED 등의 디바이스 구현을 통하여 달성될 것으로 기대된다. 특히, 스핀이라는 양자가 양자비트 혹은 큐비트(qubit)로서 가장 적합하기 때문에 스핀전자소자는 양자컴퓨터, 양자통신 등 양자 정보과학기술을 실현할 꿈의 소자라 할 수 있다.