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반도체신소재공학과 한희성 교수 연구팀, ‘차세대 자성메모리 핵심기술 연구 성과’ 국제학술지 게재
- 조회 : 474
- 등록일 : 2026-06-04
국립한국교통대학교(총장 윤승조)는 6월 2일(화), 반도체신소재공학과 4학년 허지호 학생과 김우진 학생(지도교수 한희성)이 공동 제1저자로 참여한 연구 논문이 재료 분야 국제학술지 ‘NPG Asia Materials 온라인판’에 게재됐다고 밝혔다.
이번 연구는 자성 나노와이어에서 전류를 이용해 자구벽(domain wall)의 움직임을 제어하는 새로운 계면 설계 전략을 제시한 성과다
자구벽은 서로 다른 방향을 가진 자성 영역 사이의 경계를 의미하며, 이를 빠르고 효율적으로 이동시키는 기술은 차세대 자성메모리와 로직 소자, 뉴로모픽 소자 등 스핀트로닉스 기반 정보처리 소자의 핵심 기술로 주목받고 있다.
특히 기존 스핀궤도토크(Spin-Orbit Torque, SOT) 기반 자구벽 제어 기술은 자성층 아래쪽의 중금속 계면에서 발생하는 스핀 주입에 주로 의존해 왔으나, 스핀 주입 방향이 제한된다는 한계가 있었다.
연구팀은 이번 연구에서 자성 나노와이어 양측면에 중금속 계면을 도입하는 ‘측면 계면공학(Lateral Interface Engineering)’ 개념을 제안했다. 이를 통해 기존 하부 계면뿐만 아니라 나노와이어 측면에서도 스핀이 주입될 수 있음을 확인했으며, 다방향 스핀 주입이 자구벽 이동 속도를 향상시키거나 반대로 억제할 수 있다는 사실을 규명했다.
이번 연구 결과는 차세대 고집적·저전력 스핀트로닉스 소자의 성능 향상을 위한 새로운 설계 전략을 제시했다는 점에서 학술적 의미가 크다. 특히 나노구조가 더욱 미세화되는 미래 반도체 및 자성소자 환경에서 측면 계면의 중요성을 실증적으로 제시했다는 점에서 주목받고 있다.
공동 제1저자인 허지호 학생은 “기존 자성메모리 소자 구조에서는 주로 아래쪽 계면만 고려했지만, 이번 연구를 통해 나노와이어 측면 계면 역시 자구벽 운동을 제어하는 중요한 설계 요소가 될 수 있음을 확인했다”라고 말했다.
김우진 학생은 “나노구조가 작아질수록 측면 계면 효과가 더욱 중요해진다는 결과는 향후 고집적·저전력 스핀트로닉스 소자 설계에 활용될 수 있을 것으로 기대한다”라고 밝혔다.
지도교수인 한희성 교수는 “이번 연구는 학부생들이 차세대 자성메모리 소자의 핵심 물리 현상인 스핀궤도토크와 자구벽 동역학을 깊이 있게 이해하고, 이를 실제 소자 성능 향상에 기여할 수 있는 계면 설계 기술로 발전시켰다는 점에서 의미가 크다”라며 “학생들이 이번 연구 경험을 바탕으로 첨단 반도체와 자성소재, 스핀트로닉스 분야를 이끌 전문 연구자로 성장하길 기대한다”라고 말했다.
한편, 이번 연구는 국립한국교통대학교 반도체신소재공학과 자성소재연구실(Magnetic Materials Laboratory)에서 주도했으며, 허지호·김우진·구진원·이지은 학생과 정용진 교수, 한희성 교수가 공동으로 수행했다. 또한, 한국연구재단 우수신진연구사업, 신진연구자 인프라지원사업, 글로벌 기초연구실 사업의 지원을 받아 진행됐다.
이번 연구는 자성 나노와이어에서 전류를 이용해 자구벽(domain wall)의 움직임을 제어하는 새로운 계면 설계 전략을 제시한 성과다
자구벽은 서로 다른 방향을 가진 자성 영역 사이의 경계를 의미하며, 이를 빠르고 효율적으로 이동시키는 기술은 차세대 자성메모리와 로직 소자, 뉴로모픽 소자 등 스핀트로닉스 기반 정보처리 소자의 핵심 기술로 주목받고 있다.
특히 기존 스핀궤도토크(Spin-Orbit Torque, SOT) 기반 자구벽 제어 기술은 자성층 아래쪽의 중금속 계면에서 발생하는 스핀 주입에 주로 의존해 왔으나, 스핀 주입 방향이 제한된다는 한계가 있었다.
연구팀은 이번 연구에서 자성 나노와이어 양측면에 중금속 계면을 도입하는 ‘측면 계면공학(Lateral Interface Engineering)’ 개념을 제안했다. 이를 통해 기존 하부 계면뿐만 아니라 나노와이어 측면에서도 스핀이 주입될 수 있음을 확인했으며, 다방향 스핀 주입이 자구벽 이동 속도를 향상시키거나 반대로 억제할 수 있다는 사실을 규명했다.
이번 연구 결과는 차세대 고집적·저전력 스핀트로닉스 소자의 성능 향상을 위한 새로운 설계 전략을 제시했다는 점에서 학술적 의미가 크다. 특히 나노구조가 더욱 미세화되는 미래 반도체 및 자성소자 환경에서 측면 계면의 중요성을 실증적으로 제시했다는 점에서 주목받고 있다.
공동 제1저자인 허지호 학생은 “기존 자성메모리 소자 구조에서는 주로 아래쪽 계면만 고려했지만, 이번 연구를 통해 나노와이어 측면 계면 역시 자구벽 운동을 제어하는 중요한 설계 요소가 될 수 있음을 확인했다”라고 말했다.
김우진 학생은 “나노구조가 작아질수록 측면 계면 효과가 더욱 중요해진다는 결과는 향후 고집적·저전력 스핀트로닉스 소자 설계에 활용될 수 있을 것으로 기대한다”라고 밝혔다.
지도교수인 한희성 교수는 “이번 연구는 학부생들이 차세대 자성메모리 소자의 핵심 물리 현상인 스핀궤도토크와 자구벽 동역학을 깊이 있게 이해하고, 이를 실제 소자 성능 향상에 기여할 수 있는 계면 설계 기술로 발전시켰다는 점에서 의미가 크다”라며 “학생들이 이번 연구 경험을 바탕으로 첨단 반도체와 자성소재, 스핀트로닉스 분야를 이끌 전문 연구자로 성장하길 기대한다”라고 말했다.
한편, 이번 연구는 국립한국교통대학교 반도체신소재공학과 자성소재연구실(Magnetic Materials Laboratory)에서 주도했으며, 허지호·김우진·구진원·이지은 학생과 정용진 교수, 한희성 교수가 공동으로 수행했다. 또한, 한국연구재단 우수신진연구사업, 신진연구자 인프라지원사업, 글로벌 기초연구실 사업의 지원을 받아 진행됐다.
