울산대, 차세대 자기메모리 핵심 합금 개발

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울산대, 차세대 자기메모리 핵심 합금 개발:울산광역매일

텅스텐에 몰리브덴 더해 전력 소모·성능 개선
극한 환경에서도 안정성 확인…반도체 활용 기대

울산대학교와 고려대학교 공동연구팀이 차세대 초저전력 자기메모리의 성능과 안정성을 높일 수 있는 텅스텐-몰리브덴 합금 소재를 개발했다.

울산대학교는 신소재·반도체융합학부 임성현 교수와 고려대학교 신소재공학부 김영근 교수 연구팀이 차세대 메모리로 주목받는 스핀오빗토크 자기메모리의 핵심 소재 성능을 개선한 텅스텐-몰리브덴 합금을 개발했다고 28일 밝혔다.

스핀오빗토크 자기메모리는 데이터 처리 속도가 빠르고 전력 소모가 적어 차세대 반도체 메모리로 주목받고 있다. 그러나 핵심 소재인 텅스텐은 전기저항이 높아 소비전력을 낮추는 데 한계가 있었다.

연구팀은 텅스텐에 몰리브덴을 합금하는 방식으로 문제를 해결했다. 컴퓨터 시뮬레이션을 활용한 제일원리 계산과 실제 소자 제작 실험을 병행해 최적의 합금 조성을 도출했다.

연구 결과 몰리브덴 함량이 약 12.5%일 때 스핀 전달 효율이 가장 우수할 것으로 예측됐으며, 실제 제작한 소자에서도 몰리브덴 함량 12.7%에서 전기저항은 낮아지고 스핀오빗토크 효율은 향상된 것으로 확인됐다.

새로 개발한 합금은 영하 50도부터 영상 150도까지 넓은 온도 범위에서 안정적으로 작동했고, 100회 반복 구동 시험에서도 성능을 유지했다. 연구팀은 자동차 전장부품과 고신뢰성 반도체 메모리 등 다양한 분야에 활용 가능성이 있을 것으로 보고 있다.

임성현 교수는 "컴퓨터 예측 계산으로 최적의 합금 비율을 도출하고 이를 실험으로 입증했다는 점에서 의미가 있다"며 "자율주행차와 항공우주 분야 등 극한 환경에서도 안정적으로 작동하는 차세대 반도체 메모리 개발의 기반이 될 것으로 기대한다"고 말했다.

이번 연구는 한국연구재단의 지원을 받아 수행됐으며, 연구 결과는 재료과학 분야 국제학술지 어드밴스드 펑셔널 머티리얼스에 게재됐다.