'스커미온' 전자소자 구현 원리 찾았다

"안정성·크기·효율 등으로 차세대 메모리 소자 단위로 주목"

소용돌이 모양의 스핀 구조체 '스커미온' 기반 메모리, 전자소자 개발이 빨라질 전망이다.

한국과학기술연구원(KIST)은 우성훈 스핀융합연구단 박사팀은 전기적인 방법으로 개개의 스커미온을 쓰고 지우는 스커미온 기반 전자소자 핵심 기술을 개발했다고 16일 밝혔다.

스커미온이 형성되고 사라지는 과정에서 나타나는 독특한 물리학적 거동을 밝혀 스커미온의 위상학적 특성을 외부 전류를 이용해 자유롭게 조절 가능하다는 것을 증명했다는 것.

이는 향후 실제 스커미온 기반의 메모리, 논리소자 등의 전자 소자 구현을 위한 열쇠가 될 것으로 보인다.

스커미온은 지난 2009년 처음 발견됐다. 특유의 위상학적 안정성과 작은 크기, 효율적인 움직임 등의 특성을 지녀 초고밀도, 고속력 차세대 메모리 소자의 기본 단위로 학계 주목을 받아왔다.

이전 연구에서는 스커미온 상태를 형성하고 없애기 위해 외부 자석 기반의 자기장 인가가 필수였고, 이는 전자 소자에 적용할 수 없어 한계가 있었다. 따라서 외부 자기장 없이 전기적인 방법으로 개개의 스커미온을 쓰고 지우는 기술 개발이 요구돼왔다.

또 스커미온을 활용, 전자 소자를 구동하기 위해서는 정보의 가장 기본 단위가 되는 개개의 스커미온을 원하는 위치에 원하는 개수만큼 쓰고 지울 수 있어야 했다.

전기적인 방법으로 생성된 스커미온의 모식도

KIST는 우성훈 박사팀의 이번 연구가 향후 이 기술을 발판 삼아 스커미온 기반의 초저전력 전자소자 구현을 앞당기는 데 기여할 것으로 전망했다.

우성훈 KIST 박사는 “스커미온의 기술적 난제 중 하나를 해결하여 기쁘다”며 “연구팀이 기존에 발표 기술에 본 기술을 접목해 실제 스커미온 기반의 초저전력 스핀 메모리 소자 구현을 빠른 시일에 이룰 수 있을 것으로 기대한다”고 밝혔다.

이번 연구는 우성훈 KIST 박사와 함께 송경미 숙명여자대학교 물리학과 박사과정 학생이 공동 1저자로 참여했다. 연구결과는 국제 학술지 ‘네이처 일렉트로닉스’ 5월호 표지로 선정돼 15일자에 온라인 게재됐다.