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고속 동작 뉴로모픽 자성 소자 핵심 기술 개발
우리 대학 신소재공학과 박병국, 신소재공학과 정연식, 물리학과 김갑진 교수 연구팀이 고속 동작 자성메모리의 핵심 전극 소재로 활용될 수 있는 *반강자성체의 자화 방향을 전기적으로 제어할 수 있는 소재 기술을 개발했다고 29일 밝혔다.
* 반강자성체(antiferromagnetic material): 인접한 원자의 자기모멘트의 방향이 서로 반대 방향으로 평행한 구조를 가져, 외부에서 자기장을 걸었을 때 자성을 띠는 강자성체와는 달리 알짜자화값이 나타나지 않는 물질로 누설자기장이 없고 고속스위칭 특성을 갖는다.
공동연구팀의 결과는 기존의 강자성체 기반 자성 소자보다 집적도가 높고 동작 속도가 10배 이상 빠르다고 예상되는 반강자성체 기반 소자의 개발 가능성을 높였다. 또한, 기존에 알짜 자화값이 존재하지 않아서 자화의 방향을 제어하기 어려웠던 반강자성체를 전기적으로 조절할 수 있는 기술을 개발함으로써 반강자성체의 자화 방향을 연속적으로 제어하여 기존의 이진법을 뛰어넘는 멀티레벨 메모리 특성을 보였다. 이는 뇌의 시냅스 동작을 모방할 수 있어 뉴로모픽 컴퓨팅에 응용될 수 있을 것으로 기대된다.
우리 대학 신소재공학과 강재민 박사과정이 제1 저자로 참여한 이번 연구는 국제 학술지 `네이처 커뮤니케이션스(Nature Communications)'에 11월 5일 字온라인 게재됐다. (논문명 : Current-induced manipulation of exchange bias in IrMn/NiFe bilayer structures)
자성메모리(Magnetic Random Access Memory, MRAM)는 차세대 비휘발성 메모리 소자로 개발되고 있다. 기존 자성메모리는 강자성체를 기반으로 하는데, 고집적 소자에서는 강자성체에서 발생하는 누설 자기장으로 인해 인접한 자기 소자 사이에 간섭이 발생하게 된다.
이에 반해 반강자성체는 알짜 자성을 띠고 있지 않아서 누설 자기장이 발생하지 않아 이를 자성 소자에 적용하면 초고집적 자기메모리 소자 개발이 가능하게 된다. 이를 위해서 반강자성체의 자화 방향을 전기적으로 제어하는 기술의 개발이 요구되고 있다.
연구팀은 교환 결합(exchange bias)*이 형성된 반강자성체/강자성체 이중층 구조를 제작해 반강자성체에서 생성되는 스핀 전류를 이용해 반강자성체의 자화 방향이 전류의 크기와 부호에 따라 가역적으로 회전함을 실험적으로 규명했다. 또한 반강자성체의 자화 방향을 연속적으로 제어해 다중상태 메모리 구성이 가능함을 보였다.
* 교환결합(exchange bias): 반강자성체/강자성체 이중층 구조에서 경계면에 있는 스핀 모멘트들이 상호작용으로 결합하는 현상으로 강자성체에 유효자기장이 발생하게 된다.
연구팀이 개발한 반강자성 제어 기술 및 다중상태 스위칭 거동을 활용하면 초고집적 및 초고속 동작이 가능한 반강자성체 기반 자성메모리 및 뉴로모픽 소자의 핵심 기술로써 활용될 수 있을 것으로 기대된다.
제1 저자인 강재민 박사과정은 "이번 연구는 반강자성체의 자화 방향을 스핀 전류로 제어할 수 있음을 실험으로 규명해, 향후 반강자성체를 기반으로 하는 차세대 반도체 기술로 여겨지는 스핀트로닉스 전자소자 개발에 응용될 수 있을 것이다ˮ 라고 밝혔다.
한편 이번 연구는 과학기술정보통신부 미래소재디스커버리사업과 중견연구자지원 사업, KAIST 글로벌 특이점 연구과제의 지원을 받아 수행됐다.
2021.11.30 조회수 4996 -
논문상 최성욱씨 대상, 한희석씨 금상 수상
페어차일드코리아 대학(원)생 논문상, 최성욱씨 대상, 한희석씨 금상
제1차 페어차일드코리아 대학(원)생 논문 공모전에서 KAIST 전기및전자공학과 박사과정 최성욱씨가 대상, 한희석씨가 금상을 차지했다.
최성욱씨는 ‘Cost Effective Multi-Level Single Sustaining Driver for Plasma Display Panel with Dual Energy Recovery Path(PDP를 위한 두 개의 에너지 회수 경로를 갖는 저가형 멀티레벨 단일 서스테인 구동회로)’ 논문으로 대상을 수상했다.
금상을 받은 한희석씨 논문은 ‘Digital Control IC for Electronic Ballast using Mixed Mode Excitation(혼합형 구동 방식을 이용한 전자식 안정기용 디지탈 제어 집적 회로)’이다.
대상을 받은 최씨는 ‘차세대 디스플레이로 각광받고 있는 PDP의 구동회로에서 저가격화를 위해 사용되는 전력 스위치인 IGBT의 문제를 회피할 수 있는 새로운 구동 회로를 제안한 것이다. 저가격화를 통한 PDP의 대중화뿐만 아니라 PDP를 위한 전력용 스위치 개발에 도움이 될 수 있어 기쁘다. 항상 인내와 관심을 가지고 지도해 주신 문건우 교수님께 감사드린다’고 수상 소감을 밝혔다.
이번 페어차일드 코리아 논문 공모전에는 23개 대학 56편의 논문이 접수되었다. 참신성, 독창성, 기술적 난이도 등을 기준으로 2차에 걸친 심사를 통해 대상, 금상, 은상 등 총 11편이 입상작으로 선정됐다. 수상자들은 페어차일드 코리아 입사를 희망할 경우 서류전형 면제와 가산점 혜택을 부여받는다.
2006.11.07 조회수 16188 -
한국공학상에 곽병만(기계), 우성일(화공)교수
한국과학재단은 30일 제6회 한국공학상 수상자로 KAIST의 곽병만(59), 우성일(53) 교수 등 4명을 선정했다.
KAIST 기계공학과의 곽 교수는 기계재료분야에서, 우 교수는 화학공학분야에서 각각 선정됐고, 이 밖에도 전기전자분야에 현동석 한양대 전자전기컴퓨터공학부 교수(55), 건축토목분야에 홍성완 한국건설기술연구원 지반연구부 박사(60)가 각각 선정됐다.
곽병만 교수는 최적설계분야의 국내외 리더로 토폴로지 최적설계에서 새로운 민간도법에 의해 기존구조로 셀을 추가하는 방법과 이론을 최초로 제안해 설계가 가능토록 했다.
우성일 교수는 세계적으로 300편이상의 논문 및 특허를 발표했으며 개발기술을 관련 회사에 제공해 국제경쟁력을 높이고 국내 촉매 및 반도체 공정분야 학문발전에 크게 공헌했다.
현 교수는 산업의 대형화에 따른 전력장치 및 설비의 대용량화에 필수적인 전력변환시스템의 고압화 구현을 위해 임의의 전압으로 확대 가능한 새로운 중성점 제한형 멀티레벨의 회로구성과 제어기업을 세계에서 처음으로 개발했다.
또한 홍 박사는 전통적인 터널엔지니어링 기술에 지리정보시스템, 가상현실, 인공지능기법 등의 가시화 첨단기법을 적용해 온라인으로 터널현장을 실시간 관리하는 정보관리시스템을 개발했다.
시상은 내년 1/4분기중 대통령이 직접 실시하며 수상자에게는 대통령 상장과 함께 상금 5천만원이 지급된다.
2004.12.31 조회수 19674