초록 ▼

스핀전달토크 현상을 이용하는 스핀트로닉 발진소자의 동작특성을 변조하는 스핀 변복조 기법을 창안하고, 스핀 무선통신 구현하였다. 이를 위해서 요소기술인 스핀 구동기술과 핵심기술인 스핀 변조 기술을 바탕으로 스핀 무선통신 기술을 연구하였다. 스핀구동 기술로는 디지털 방식의 스핀 응용에 필수 요소 기술인 TR 어레이 기반의 스핀발진기 기술을 창안하여 디지털 스핀 발진기를 구현하였다. 스핀 변조 기술은 높은 위상 잡음 및 낮은 출력 신호 특성을 갖는 스핀 발진기에 적합한 통신 기법으로 스핀 OOK 기법을 창안하였고, 저 전력 CMOS 공정

스핀전달토크 현상을 이용하는 스핀트로닉 발진소자의 동작특성을 변조하는 스핀 변복조 기법을 창안하고, 스핀 무선통신 구현하였다. 이를 위해서 요소기술인 스핀 구동기술과 핵심기술인 스핀 변조 기술을 바탕으로 스핀 무선통신 기술을 연구하였다. 스핀구동 기술로는 디지털 방식의 스핀 응용에 필수 요소 기술인 TR 어레이 기반의 스핀발진기 기술을 창안하여 디지털 스핀 발진기를 구현하였다. 스핀 변조 기술은 높은 위상 잡음 및 낮은 출력 신호 특성을 갖는 스핀 발진기에 적합한 통신 기법으로 스핀 OOK 기법을 창안하였고, 저 전력 CMOS 공정을 이용한 송신기 및 수신기를 구현하여 세계 최초 1미터 거리에서 11.8 Mbps급 3.36nJ/bit 효율을 갖는 스핀 변조 CMOS 무선통신을 성공적으로 구현하였다. 또한 스핀어레이를 활용, FSK 무선통신이 가능한 저전력 CMOS 송신기 및 수신기를 구현하여 스핀 무선통신의 발전가능성을 제시하였다.

(출처 : 요약서 3p)

Abstract ▼

IV. Achievements and contributions
1. Spin communication/ Spin modulation-demodulation technology - We have suggested modulation scheme based spin oscillator noise and SNR analysis and the world’s first realization of 11.8Mbps spin OOK wireless communication system at 1 m distance

2. Spin

IV. Achievements and contributions
1. Spin communication/ Spin modulation-demodulation technology - We have suggested modulation scheme based spin oscillator noise and SNR analysis and the world’s first realization of 11.8Mbps spin OOK wireless communication system at 1 m distance

2. Spin actuation circuit
- We have invented and realized driving technology in TR array based spin oscillator which support the digital operation : 24 bit control, nA step analysis realization

3. Low-power, low-noise CMOS transmitter design for spin communication
- We have designed 180 nm CMOS single transmitter chip design for spin communication, Securing the results of 40 dB gain, 4 dB noise figure

4. Low-power, low-noise CMOS receiver design for spin communication
- We have designed 180 nm CMOS single receiver chip design for spin communication, Securing the results of 30 dB gain, 3 dB noise figure & demodulated circuit integration

5. Spin array based frequency modulating CMOS transmitter, receiver design
- We have desigend 180 nm CMOS transmitter, receiver design for spin array communication, possibility of frequency modulation using low-power spin array device

6. Injection Locking study
- We have designed of injection locking elemental technology that can accept up to 60 GHz
- We haver obtained characteristics of injection locking of spin torque oscillator by employing computer simulation.

7. Synchronization of spin torque oscillators with various interaction through the simulation.
- We have simulated the synchronization of GMR pillar with self-emitted microwave current and phase shifter.
- We have calculated the synchronization of spin Hall oscillators with magnetodipolar coupling and obtained the output power which depends the phase difference between spin Hall oscillators.
- We have designed the spin toque oscillators directly integrated on a MOSFET and calculated the output voltage of amplifier.
- We have designed the time delayed self-feedback cicuit with spin torque oscillator and calculated output power of spin torque oscillators.

8. Investigation of angle dependence of spin torque through quantum mechanical spin transport theory.
- We have simulated the spin transport based on the non-equilibrium Green function in the magnetic tunnel junction and found the magnitud of spin torque with angle dependence.
- We have described the spin dynamics by employing the NEGF-LLGS.
- We have calculated the origin of spin transfer torque in metal/ferromagnet by using microscopic modeling

9. Development of micromagnetic simulation
- We developed the micromagnetic simulator.

(출처 : SUMMARY 10p)

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 제출문 ... 2
• 보고서 요약서 ... 3
• 요약문 ... 4
• SUMMARY ... 9
• CONTENTS ... 14
• 목차 ... 16
• 제 1 장 연구개발과제의 개요 ... 18
• 제 1 절 연구개발의 목적 ... 18
• 제 2 절 연구개발의 필요성 ... 19
• 제 3 절 연구개발의 내용 및 범위 ... 21
• 제 2 장 국내외 기술개발 현황 ... 23
• 제 1 절 스핀 기술은 메모리 중심의 연구 진행 ... 23
• 제 2 절 국내 기술 현황 ... 23
• 제 3 절 해외 기술 현황 ... 24
• 제 3 장 연구개발수행 내용 및 결과 ... 28
• 제 1 절 스핀 통신 / 스핀 변복조 기술 결과 ... 28
• 제 2 절 스핀 NFC 무선 센서 ... 35
• 제 3 절 스핀 구동회로 ... 44
• 제 4 절 저 전력 스핀 통신 CMOS 송신기 설계 ... 50
• 제 5 절 저 전력 스핀 통신 CMOS 수신기 설계 ... 57
• 제 6 절 스핀어레이 통신 CMOS 송신기 및 수신기 설계 ... 61
• 제 7 절 Injection Locking 연구 ... 66
• 제 8 절 동영상 전송 실험 결과 ... 82
• 제 9 절 다중 대역 다중 모드 송신기, 수신기 연구 ... 85
• 제 10 절 저 전력 소모의 저 잡음 VCO 연구 ... 88
• 제 11 절 수치해석 방법을 통해 위상동조 구현 ... 90
• 제 12 절 스핀 발진소자의 스핀전달토크 크기 전산모사 ... 121
• 제 4 장 목표달성도 및 관련분야에의 기여도 ... 143
• 제 1 절 연구개발목표의 달성도 ... 143
• 제 2 절 관련 분야의 기여도 ... 156
• 제 5 장 연구개발결과의 활용계획 ... 160
• 제 1 절 스핀 통신 / 스핀 변복조 기술 결과 ... 160
• 제 2 절 스핀 NFC 무선 센서 ... 161
• 제 3 절 스핀 구동회로 ... 161
• 제 4 절 저 전력 스핀 통신 CMOS 송신기 및 수신기 설계 ... 162
• 제 5 절 Injection Locking 연구 ... 162
• 제 6 절 스핀 발진기 위상동조 모델링 ... 163
• 제 7 절 미시적 접근을 통한 스핀발진기의 스핀 토크 이해 ... 163
• 제 6 장 연구개발과정에서 수집한 해외과학기술정보 ... 164
• 제 1 절 스핀 통신 / 스핀 변복조 기술 결과 ... 164
• 제 2 절 스핀 NFC 무선 센서 ... 164
• 제 3 절 스핀 구동회로 ... 165
• 제 4 절 저 전력 스핀통신 CMOS 수신기 설계 ... 165
• 제 5 절 Injection Locking 연구 ... 165
• 제 6 절 배열구조의 스핀발진기 위상동조 ... 166
• 제 7 장 참고문헌 ... 167
• 끝페이지 ... 177