박병국 연구실

본 연구는 Pt/YIG 3단자 소자에서 전류를 이용한 마그논 확산 길이(λm)의 전기적 제어를 처음으로 입증합니다. 변조 전류에 의해 λm을 효과적으로 조절할 수 있으며, 낮은 주입 전류에서 0.84 μm에서 1.8 μm으로 증가함을 관찰했습니다. 높은 주입 전류에서는 준열 마그논의 과포화와 스핀-궤도 토크에 대한 감도 증가로 인해 변조 효율이 향상됩니다.

본 연구는 이온 이동 기반 전압 제어 자기 이방성(VCMA)의 효율성을 예측하기 위해 용량-전압(C-V) 측정을 통해 강자성체/산화물 계면의 산화환원 활성을 감지하는 방법을 제시합니다. 플라즈마 강화 ALD로 성장한 HfO₂(P-HfO₂)는 강한 주파수 분산과 용량 증대를 보이며 향상된 VCMA를 나타낸 반면, 열 ALD로 성장한 HfO₂(T-HfO₂)는 그렇지 않습니다. 이는 유전체의 C-V 특성과 VCMA 효율 간의 직접적 상관관계를 확립하며, 표준 C-V 분석이 스핀트로닉 소자 개발에서 실용적인 예측 도구로 활용될 수 있음을 제안합니다.

본 연구는 프로세스-인-메모리(PIM) 응용을 위한 다중레벨 나노어레이 스핀-궤도 토크(SOT) 소자를 제안합니다. 홀 바 구조의 강자성 아일랜드 크기나 형태에 따라 SOT 스위칭 전류가 변하며, 입력 전류를 조절하여 정밀한 다중레벨 상태 제어가 가능합니다. 이 소자는 아날로그 및 디지털 PIM 기능을 모두 수행하며, 나노초 단위 전류 펄스로 외부 자기장 없이 초고속 동작이 가능합니다.

스핀트로닉스 기술은 자화 상태의 전기적 읽기/쓰기를 가능하게 하여 자기 랜덤 액세스 메모리(MRAM) 개발을 주도했습니다. 본 논문은 MRAM의 작동 메커니즘인 자기저항과 스핀 전달 토크 기술, MRAM의 상용화 현황을 검토하며, 스핀-궤도 토크, 전압 게이팅, 오비트로닉스, 반강자성 스핀트로닉스 등 신흥 주제와 스핀-토크 발진기, 확률 컴퓨팅, 스커미온 기반 응용 등 새로운 응용 분야의 최근 성과와 향후 과제를 검토합니다.