나노기술 및 정책 정보

• 목록

도쿄(東京)대학 대학원 이학계연구과, 이화학연구소(RIKEN) 창발물성과학연구센터, 미국 존스홉킨스대학(Johns Hopkins University) 등의 국제 공동 연구그룹이 저전력·초고속·초고밀도화가 요구되는 ‘Beyond 5G 세대’ 자기 디바이스의 중심 소재로 주목받고 있는 반강자성체인 망간 화합물 ‘Mn3Sn’에 있어, 지금까지 디바이스 제작 시 문제가 되었던 형상(형상자기이방성)의 영향을 받지 않고 전방향 지향이 가능한 거대 자기 응답을 얻을 수 있음을 발견함.

또한, 이 특성을 이용하여 차세대 메모리 개발에 유용한 새로운 다치 기억 기능을 실증하고, 디바이스 형상의 자유도가 높으면서 외부 자기장 교란에 강한 ‘이상(異常) 네른스트 열류 센서’를 개발하는 데 성공함.

반강자성체는 (i)스핀의 다이내믹스가 THz 대역과 강자성체의 경우에 비해 2~3자리 수 정도나 빠르며, (ii)누설 자장을 만드는 한편, (iii)재료 선택의 자유도가 높다는 특징이 있음. 따라서 기존의 자기 디바이스에 사용되는 강자성체을 대체함으로써 디바이스의 보다 나은 고속화·고밀도화를 기대할 수 있음.

연구진이 검증한 (iv)형상자기이방성이 무시할 수 있을 정도로 작고, 디바이스 형상의 자유도가 높다는 특성은, 상기 (i)~(iii)의 특성과 아울러, 반강자성체를 이용한 차세대 자기 디바이스 개발에 돌파구를 가져올 수 있을 것으로 기대됨.

본 연구 성과는 Advanced Functional Materials(Omnidirectional Control of Large Electrical Output in a Topological Antiferromagnet)에 게재됨.