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한국과학기술연구원(KIST)은 차세대반도체연구소 스핀융합연구단 이기영 박사팀과 에너지소재연구단 손지원 단장 연구팀이 자성메모리 반도체 소자에 수소이온을 주입할 수 있는 층을 추가해 전력 소비를 줄이면서 회전 방향 전환 속도를 획기적으로 높이는 데 성공함.

차세대 메모리로 주목받는 자성메모리는 데이터 처리 속도가 빠른 D램과 전원이 꺼져도 데이터가 지워지지 않는 플래시 메모리의 장점을 갖췄고 에너지 효율이 높음. 전류 기반의 기존 메모리와 달리 자석 특성을 활용해 정보를 더 빠르고 안정적으로 저장함. 다만 특정 방향으로 회전하면서 메모리에 정보를 저장하는 전자의 회전(스핀) 방향을 바꿀 때 전력이 많이 소비되는 단점이 있음.

이에 따라 데이터 저장용량은 늘리면서 전력 소모가 적은 차세대 메모리 개발 필요성이 제기돼 왔음.

연구팀은 자성메모리 소자에 세라믹 연료전지(SOFC)에서 전해질로 사용되는 높은 이온전도도의 ‘이트리아 안정화 지르코니아’(YSZ) 층을 접목해 수소이온을 주입, 자성메모리 반도체 소자의 스핀 정렬 방향 전환 속도를 이전보다 100배 높였음. 이기영 박사는 “자성메모리는 현재 시제품이 나와 상용화에 접어들고 있다”며 “자성메모리는 현 시장 구도에서 기존 메모리를 대체하는 방식으로 상용화가 가능하고, 차세대 비휘발성 메모리 소자 중 가장 특성이 우수해 사업화 가능성이 크다”고 말함.

본 연구 성과는 ‘Nano Letters’ 지에 게재됨