초록 ▼

□ 연구의 목적 및 내용
• 본 연구의 최종 목표는 고기능성 카이랄 자성재료 개발과 이를 이용하여 전류 (= 스핀토크) 구동형 신스핀소자를 개발하는 것임
• 본 연구의 내용은 고기능성을 확보하기에 충분한 크기의 DMI를 갖는 카이랄 자성재료의 개발과 이를 응용하는데 필요한 기초/원천기술을 개발하는 것으로 구성되어있음
• 응용기술로는 스핀토크에 의한 카이랄 자성재료의 자화거동을 활용하여 전류구동 자화반전, 전류구동 자벽이동, 전류구동 스핀파 변조의 분야에 대한 연구를 수행하였음

□ 연구결과
1. 1

□ 연구의 목적 및 내용
• 본 연구의 최종 목표는 고기능성 카이랄 자성재료 개발과 이를 이용하여 전류 (= 스핀토크) 구동형 신스핀소자를 개발하는 것임
• 본 연구의 내용은 고기능성을 확보하기에 충분한 크기의 DMI를 갖는 카이랄 자성재료의 개발과 이를 응용하는데 필요한 기초/원천기술을 개발하는 것으로 구성되어있음
• 응용기술로는 스핀토크에 의한 카이랄 자성재료의 자화거동을 활용하여 전류구동 자화반전, 전류구동 자벽이동, 전류구동 스핀파 변조의 분야에 대한 연구를 수행하였음

□ 연구결과
1. 1 erg/cm²급 Dzyaloshinskii-Moriya interaction(DMI)을 갖는 카이랄 자성재료 개발
·DMI와 직접적으로 연관되어 있는 스핀궤도결합을 이론적으로 계산하는 토대를 마련해 DMI가 큰 카이랄 자성재료를 설계할 수 있는 이론적 도구를 마련하였음
·실험그룹과의 공동연구를 통해 카이랄 자성재료의 제조 및 측정 장비를 구비하였음
·위의 이론적/실험적 토대를 기반으로 1 erg/cm²급 DMI를 갖는 자성 재료를 개발함

2. 나노구조의 카이랄 자성재료에서 전류구동 자화거동 연구 및 이의 응용
·자화 거동 연구 및 에너지 계산을 통해 카이랄 자성재료에서의 전류 구동 자화반전은 비효율적임을 확인하였음
·카이랄 자성재료에서 발생하는 스핀파의 주파수 조사는 DMI의 부호 및 크기를 측정하는 데 있어 매우 유용한 도구가 될 수 있음
·카이랄 자성재료에서의 전류 구동 자벽 이동은 DMI가 큰 물질일수록 자벽 속도가 매우 커짐. 따라서 자벽 이동을 활용하는 메모리 소자에서는 DMI 효과를 극대화하는 것이 중요할 수 있음
·전류 구동 skyrmion 이동에서 skyrmion의 이동 속도에 영향을 주는 물성치를 확인하였음. 이는 skyrmion을 이용하는 메모리 소자 응용에 있어서 매우 유용하게 활용될 수 있음

□ 연구결과의 활용계획
• 지난 3년 연구에서 개발된 카이랄 자성재료를 활용하여, DMI 제어를 통한 카이랄 마그논 결정 (Chiral Magnonic Crystal)에 대한 후속연구를 진행할 계획임
• “카이랄 마그논 결정”은 기존의 마그논 결정에 비해 우수한 마그논 밴드 제어성과 기존에는 불가능했던 마그논 증폭, 스핀파 음의 굴절 특성 등으로 인해 스핀파를 이용한 정보처리 및 전송용 소자로 활용가능성이 높을 것으로 예상됨
• 최근 Nature Physics에 review가 실린 바 있는 마그노닉스 분야 (Nat. Phys. 11, 453-461 (2015))는 실용화 가능성 뿐만 아니라 학문적인 관심도 많은 분야로 본 연구를 통해 우수한 학문적 성과를 거두는 것도 가능할 것으로 판단됨

( 출처 : 요약문 5p )

Abstract ▼

□ Purpose&contents
• The purpose of this work is to understand a chiral magnet induced by an interfacial Dzyaloshinskii-Moriya interaction (DMI). With an enhanced DMI constant, it can be used in current (spin-transfer torque) induced devices of high performance.
• The contents of this work is

□ Purpose&contents
• The purpose of this work is to understand a chiral magnet induced by an interfacial Dzyaloshinskii-Moriya interaction (DMI). With an enhanced DMI constant, it can be used in current (spin-transfer torque) induced devices of high performance.
• The contents of this work is composed of a development of chiral magnet with a large DMI constant for high performance and corresponding fundamental/original technology.
• We investigate spin-transfer torque induced magnetization dynamics in chiral magnet including magnetization switching, domain wall motion, spin wave propagation, and skyrmion motion.

□ Result
1. Development of chiral magnet with DMI constant of 1 erg/cm² based on
·Theoretical investigation of spin-orbit coupling effect which is directly related to DMI.
·Experimental set-up for producing chiral magnets and measuring the DMI constant.

2. Investigation and the application of current-induced magnetization dynamics of nano-sized chiral magnet
·Spin-transfer torque induced magnetization switching in the presence of DMI is inefficient in terms of switching current density and thermal stability.
·The measurement of spin wave frequency in the presence of DMI can be used for estimating the sign and magnitude of DMI constant.
·The domain wall velocity increases in a chiral magnet. Thus, it is important to enhance DMI in the memory device utilizing domain wall motion.
·We investigate parameters affecting the current-induced skyrmion motion. It is applicable to memory devices utilizing skyrmion motion.

□ Expected Contribution
• We will further investigate chiral magnonic crystal based on the researches of chiral magnets in the past three years.
• The chiral magnonic crystal has a high controllability of magnonic band, resulting in the amplification of magnon and the negative reflection of spin wave. It has high possibility of application of information processing and transmitting.

( 출처 : SUMMARY 6p )

목차 Contents

• 표지 ... 1목차 ... 3연구계획 요약문 ... 4연구결과 요약문 ... 5 한글요약문 ... 5 SUMMARY ... 6연구내용 및 결과 ... 7 1. 연구개발과제의 개요 ... 7 2. 국내외 기술개발 현황 ... 10 3. 연구수행 내용 및 결과 ... 13 4. 목표달성도 및 관련분야에의 기여도 ... 34 5. 연구결과의 활용계획 ... 41 6. 연구과정에서 수집한 해외 과학기술정보 ... 43 7. 주관연구책임자 대표적 연구실적 ... 43 8. 참고문헌 ... 43 9. 연구성과 ... 45 10. 국가과학기술지식정보서비스에 등록한 연구시설‧장비 현황 ... 65 11. 연구개발과제 수행에 따른 연구실 등의 안전조치 이행실적 ... 65 12. 기타사항 ... 67[별첨1] 대표연구성과 ... 68끝페이지 ... 98