동북대학 원자분자 재료과학 고등연구기구의 미즈카미 시게미(水上 成美) 조교, 미야자키 테루노부(宮﨑 照宣) 교수 그룹은 동공학 연구과의 사쿠마 아키마사(佐久間 昭正) 교수 및 안도 야스오(安藤 康夫) 교수 그룹과의 공동 연구에 의해 큰 수직 자기 이방성과 낮은 자기 마찰을 겸해서 가진 박막(薄膜) 재료를 발견했습니다. 이것은 기가 비트급 자기 저항 랜덤 액세스 메모리(MRAM)의 재료 개발을 크게 전진시키는 성과입니다.

불휘발성 메모리로 주목되고 있는 MRAM은 기억 소자로서 터널 자기 저항 소자를 이용합니다. 기가 비트급 MRAM에서는 소자 사이즈가 수십 나노미터로 작게 되어 있으며 열에 의한 스핀의 흔들림이 크기 때문에 고자기 이방성을 나타내는 수직 자화막이 이용됩니다. 하지만 고자기 이방성을 가진 수직 자화막에서는 스핀이 고속 반전할 때에 움직이는 자기 마찰이 크게되는 경향이 있으며, 정보의 작성(스핀의 반전)에 필요한 전기량이 크게 되기 때문에 고자기 이방성과 저자기 마찰을 겸해서 가진 자성 재료의 탐색 및 그 물리적 기구의 해명이 요망되고 있습니다.

본 연구에서는 단일 원소로 된 물체에서는 자석이 되지 않는 원소인 망간과 갈륨을 조합한 고자기 이방성 망간 갈륨 합금의 박막에 착목하였습니다. 초단 펄스 레이저를 이용해 최대 약 280기가 헤르츠의 스핀의 진동의 실시간 관측에 성공해, 저자기 마찰 특성을 나타내는 것을 발견했습니다. 이 결과는 이론 계산에 의해서도 지지 받으며, 고자기 이방성과 저자기 마찰의 양립이 가능하다는 것을 실험과 이론의 양면에서 실증하는 것과 동시에 희토류・귀금속 프리인 망간 갈륨 합금이 기가 비트급 MRAM을 위한 그린 마태리얼이 될 가능성을 보여주고 있습니다.

본 연구는 괴팅겐(독일) 대학과 공동으로 실시되어, 3월 18일(미국 시간)에 미국 물리학회「Physical Review Letters」에 게재되었습니다.

상세(발표문 본문) 

<문의처>

미즈카미 시게미(水上 成美)

동북대학 원자분자 재료과학 고등연구기구 조교

주소: 〒980-8577 宮城県仙台市青葉区片平2−1−1

Tel: 022-217-6003 Fax: 022-217-6003

E-mail: mizukami*wpi-aimr.tohoku.ac.jp(*를 @로 바꿔 주시기 바랍니다.)

미야자키 테루노부(宮﨑 照宣)

동북대학 원자분자 재료과학 고등연구기구 교수

주소: 〒980-8577 宮城県仙台市青葉区片平2−1−1

Tel: 022-217-6000 Fax: 022-217-6003

E-mail: miyazaki*wpi-aimr.tohoku.ac.jp(*를 @로 바꿔 주시기 바랍니다.)