초록 ▼

연구개요
√ 스핀파를 효과적으로 전달할 수 있는 스핀파 채널(자구벽 방식 과 무작위 행렬 방식)의 개념을 제시하고 이를 실험적으로 검증하고자 함.
√ 이론적으로 얻어진 스핀파형을 발생시킬 수 있는 소자 제작
√ 개발된 스핀파 채널을 활용하여 기존에 제시된 스핀파 소자들의 성능을 향상 시키고 새로운 개념의 스핀파 기반의 메모리, 논리, 뉴로모픽 소자의 가능성을 탐색하고자 함.
√ 시분해능 micro-BLS 및 RF 안테나를 이용한 스핀파 채널을 통한 스핀파의 검출

연구 목표대비 연구결과
√ 감쇠

연구개요
√ 스핀파를 효과적으로 전달할 수 있는 스핀파 채널(자구벽 방식 과 무작위 행렬 방식)의 개념을 제시하고 이를 실험적으로 검증하고자 함.
√ 이론적으로 얻어진 스핀파형을 발생시킬 수 있는 소자 제작
√ 개발된 스핀파 채널을 활용하여 기존에 제시된 스핀파 소자들의 성능을 향상 시키고 새로운 개념의 스핀파 기반의 메모리, 논리, 뉴로모픽 소자의 가능성을 탐색하고자 함.
√ 시분해능 micro-BLS 및 RF 안테나를 이용한 스핀파 채널을 통한 스핀파의 검출

연구 목표대비 연구결과
√ 감쇠에 많은 영향을 많이 받는 스핀파의 감쇠상수를 감소하기 위해 임의의 자성 나노구조에서의 무작위 행렬 이론 확립.
√ 표준 평면파만 주입되는 나노와이어 구조에서 MuMax3 전산모사를 이용하여 강자성 물질(NiFe)에서의 스핀파 고유모드를 관측하였고, 실질적으로 감쇠계수가 40% 감소하는 결과를 얻음.
√ 기존 고유모드보다 더 높은 고유 스핀파 모드를 주입하기 위한 나노구조 탐색.
√ 무작위 행렬 이론을 적용한 스핀파 고유모드가 나노구조의 폭에 따라 정상파 형태를 가질 수 있음을 확인하였고, 이러한 나노구조에서 스핀파가 정상파 형태로 나노와이어의 폭을 따라 전달 될 수 있도록 개선된 지그재그 형태의 인젝터 개발.
√ 실험적으로 스핀파 전달 특성을 관측하기 위해, micro-BLS 시스템을 set-up 및 각종 특성 측정. NiFe 무한박막만과 pattern된 FM layer를 이용한 micro-BLS 측정 수행
√ 뉴로모픽 소자에 응용할 수 있는 멤리스터 소자로서의 특성을 관측하기 위해 전년도에 수행한 다양한 폭을 가진 Hall-bar에서의 홀 저항 결과의 후속 연구로서 단일 Hall-bar에서의 홀 저항 특성을 관측하고 분석함.

연구개발결과의 중요성
√ 최근 반도체 소자들의 집적도의 한계와 사회적으로 요구되는 컴퓨터의 성능의 증가로 인한 에너지의 소모가 중요한 이슈가 되고 있어, 저전력 소자들의 중요성이 증가하고 있음.
√ 스핀트로닉스를 이용한 소자들은 기본적으로 반도체 소자 대비 우수한 저전력 특성을 가지고 있고, 그 중에서도 스핀파를 이용한 스핀 전류는 전하 전류의 흐름 없이 순수한 스핀 전류를 통해서 정보를 전달할 수 있음.
√ 스핀파 채널을 형성할 수 있는 기술을 확보한다면, 금속에서의 스핀파의 짧은 진행거리라는 단점을 극복, 새로운 개념의 스핀파 소자를 개발 할 수 있음.
√ 스핀파 채널 소자의 개념은 초저전력 메모리, 논리, 뉴로모픽 소자의 개발을 가능하게 하는 원천기술이 될 수 있음.
√ 본 과제의 목표 중 하나인 무작위 행렬 이론을 이용한 스핀파 채널의 형성의 경우, 많은 물리학 분야에서 잘 알려진 이론을 스핀트로닉스 분야에서 새롭게 시도하는 연구임.

(출처 : 요약문 2p)

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 연구결과 요약문 ... 2
• 목차 ... 3
• 1. 연구개발과제의 개요 ... 4
• 1-1. 연구의 목표 ... 4
• 1-2. 연구의 내용 ... 4
• 1-3. 연구의 독창성 ... 5
• 1-4. 연구의 범위 ... 5
• 1-5. 연차별 목표 및 평가의 착안점 ... 6
• 2. 연구수행내용 및 연구결과 ... 7
• 2-1. 감쇠상수를 감소를 위한 자성 나노구조에서의 무작위 행렬 이론 확립 ... 7
• 2-2. μ-BLS vs. c-BLS 대비 SNR 향상 및 레이저에 따른 스팟 크기 검증 ... 8
• 2-3. μ-BLS 구성 및 최적화 ... 9
• 2-4. 스핀파 투과 채널 소자를 위한 나노 공정 확립 ... 11
• 2-5. 스핀파 관측을 위한 측정 공정 확립 ... 12
• 2-6. 새로운 개념의 스핀파 기반의 메모리, 논리, 뉴로모픽 소자의 가능성을 탐색 ... 12
• 3. 연구개발결과의 중요성 ... 15
• 3-1. 기술적 중요성 ... 15
• 3-2. 학문적 중요성 ... 15
• 4. 참고문헌 ... 16
• 5. 연구성과 ... 16
• 대표적 연구실적 ... 23
• 끝페이지 ... 33