초록 ▼

① 연구 과제 개요
연구 목표
○ 4차 산업혁명 시대에 접어듦에 따라 대용량의 정보를 저장하고 빠르게 처리하는 고집적, 저전력, 초고속 컴퓨팅 기술의 수요가 늘어나고 있음.
○ 전자를 기반으로 하는 컴퓨팅 기술은 높은 소비전력 및 미세화 공정의 한계에 부딪혀 거의 한계점에 다다랐다고 평가받고 있음.
○ 이에 본 연구에서는 스핀파(spin wave)를 기반으로 새로운 초저전력 컴퓨팅 기술을 제안하고자 함.

② 연구 내용
○ 페리자성체에서 왼손방향 스핀파 확인 – 논문 출판
○ 열적 스핀파

① 연구 과제 개요
연구 목표
○ 4차 산업혁명 시대에 접어듦에 따라 대용량의 정보를 저장하고 빠르게 처리하는 고집적, 저전력, 초고속 컴퓨팅 기술의 수요가 늘어나고 있음.
○ 전자를 기반으로 하는 컴퓨팅 기술은 높은 소비전력 및 미세화 공정의 한계에 부딪혀 거의 한계점에 다다랐다고 평가받고 있음.
○ 이에 본 연구에서는 스핀파(spin wave)를 기반으로 새로운 초저전력 컴퓨팅 기술을 제안하고자 함.

② 연구 내용
○ 페리자성체에서 왼손방향 스핀파 확인 – 논문 출판
○ 열적 스핀파 발생 및 자기광 효과를 이용한 스핀파 측정 – 개발
○ Coplanar waveguide 안테나를 이용한 스핀파 생성 및 측정 – 개발

③ 연구 성과 우수성
당초 연구계획서상 계획 성취도
□ 연구계획서 목표 및 계획
○ 페리자성체 스핀파의 온도에 따른 편광(회전) 방향 관찰
○ 스핀홀 효과를 이용한 절연체 YIG스핀파 생성 및 측정 기술 개발
○ 스핀파 어레이 안테나 구조 최적화 연구

□ 성취내용 및 성취도
○ 자화 보상점, 각운동량 보상점을 전후로 페리자성체 스핀파의 편광(회전)이 달라짐을 확인함. (100%)
○ 자화 보상점, 각운동량 보상점이 외부 자기장에 따라 어떻게 변화하는지 확인함. (100%)
○ TmIG 내 스핀파 생성 및 측정에 성공, 분석 진행 중 (80%)
○ 스핀파 Coplanar waveguide 안테나를 이용한 스핀파 발생 및 측정 (20%)

④ 연구 향후 기대효과 및 차년도 계획
□ 연구 결과물의 향후 기대효과 및 차년도계획
○ 온도에 따른 스핀파 편광 방향의 분리 및 외부 자기장에 따른 보상점 변화는, 향후 스핀파 연구 및 스핀파 기반 소자 개발에 큰 도움을 줄 것으로 예상함.
○ 열적 스핀파 발진 기술을 확보함으로써 직류 전류를 이용해 간단하게 스핀파 발진을 할 수 있게 되었으며, 본 연구진은 이를 여러 자성 물질군에 적용할 수 있을 것이라 기대하고 있음. 또한 스핀파 수송 현상에서의 전기장 효과 실험설계에 도움이 됨.
○ 2차년도 기술 개발을 바탕으로 Coplanar waveguide를 이용한 스핀파 발생 및 측정 기술 확보가능. 이를 바탕으로 스핀파의 전기적 제어 기술력 개발에 토대가 될 수 있음. 나아가 앞의 기술력을 활용하여 페리자성 스핀파의 특성을 밝힐 수 있음.

□ 사회적/경제적 파급효과
○ 스핀파 기반 트랜지스터가 실현되면, 전자 기반의 트랜지스터와 물리적 동작원리가 다르기 때문에 그 한계 역시 다를 것이라고 예측됨. 즉 현재 전자 기반의 트랜지스터가 가진 한계점을 돌파할 가능성을 가지고 있음.
○ 또한, 그 장점이 부각되어 전자 기반의 트랜지스터를 대체하게 된다면, 현재 사용하고 있는 컴퓨터의 기본 동작 체계를 바꾸게 된다. 이러한 대체 과정을 통해 예측할 수 없는 경제적 파급효과를 불러올 수 있음.

(출처 : 요약문 3p)

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 제 출 문 ... 2
• 요 약 문 ... 3
• 목차 ... 6
• 제 1 장. 연구 과제 개요 ... 8
• 제 1 절. 연구의 필요성 ... 8
• 1. 저전력 컴퓨팅 시스템의 필요성 ... 8
• 2. 스핀 기반 컴퓨팅 소자의 필요성 ... 8
• 3. 스핀파 트랜지스터의 필요성 ... 9
• 4. 본 연구의 독창성 ... 9
• 제 2 절 연구 목표 ... 12
• 1. THz 영역의 스핀 소자 개발 ... 12
• 2. 전압 제어 스핀파 트랜지스터 개발 ... 12
• 3. 스핀파 방향 제어 기술 개발 ... 13
• 제 3 절 해당 연도 추진내용 ... 13
• 1. 개발한 페리자성체에서의 스핀파 회전 방향 관측 ... 13
• 2. 줄열 (Joule heating) 및 자기광 효과를 이용한 TmIG 채널 내 스핀파발진 및 측정 ... 13
• 3. Coplanar waveguide를 이용한 스핀파 발생 및 측정 ... 13
• 제 5 절 연구 추진체계 ... 14
• 1. 본 연구그룹의 전문성 및 역량 ... 14
• 2. 협력기관 역할분담 및 연구 추진체계 ... 15
• 제 2 장. 연구 결과의 우수성 ... 16
• 제 1 절. 해당 연도 연구 성과 ... 16
• 1. 페리자성체 스핀파 ... 16
• 2. 줄열 효과를 이용한 스핀파 생성 및 자기광 효과를 이용한 스핀파 검출 ... 17
• 3. Coplanar waveguide 안테나를 이용한 스핀파 발생 및 측정 ... 18
• 제 2 절 해당연도 성과 DEMO ... 19
• 1. 페리자성체 개발 관련 ... 19
• 2. 줄열 및 자기광 효과를 이용한 스핀파 생성 및 검출 ... 25
• 3. Coplanar waveguide 안테나를 이용한 스핀파 발생 및 측정 ... 26
• 제 3 장 연구 향후 기대효과 ... 28
• 제 1 절 연구 결과물의 향후 기대효과 및 차년도 계획 ... 28
• 1. 페리자성체 보상점 조절 기술 확보 ... 28
• 2. 광학적 및 전기적 방법을 이용한 스핀파 생성 및 측정 기술 확보 ... 28
• 3. 차년도 계획 ... 29
• 제 2 절 사회적 경제적 파급 효과 ... 31
• 참고문헌 ... 33
• 약 어 표 ... 35
• 끝페이지 ... 36