토호쿠 대학의 원자 분자 재료 과학 고등 연구 기구(AIMR)과 도쿄 대학 대학원 이학계 연구과, 교토 공예 섬유 대학 등이 공동 연구한 수직 자화 망간계 합금 나노 박막을 이요한 터널 자기 저항 소자 개발입니다.

 

TMR 소자에 1비트를 저장하는 비휘발성 자기 저항 메모리(MRAM)은 스핀 방향을 0/1의 정보로 간주해 비휘발성 메모리면서도 DRAM 급 용량과 빠른 속도를 낼 수 있다는 게 특징인데요.

 

현재 MRAM은 1~3nm 두께의 수직 자화막을 TMR 소자의 전극으로 사용합니다. 이 경우 기가바이트 단위의 용량을 실현하려면 소자 직경이 20~30nm가 되며, 코발트-철 합금에 붕소를 첨가한 소재를 사용합니다.

 

그러나 소자 직경이 10~20nm며 기가바이트 이상 용량을 실현하려면 정보 유지 능력을 높이기 위해 수직 자기 이방성이 큰 재료가 필요합니다. 또 자화 반전으로 저장 데이터를 수정하니 자기 마찰이 적은 특수 자화막이 필요합니다.

 

기존에는 망간과 갈륨 원소를 조합한 합금이 높은 수직 자기 이방성과 자기 마찰이 낮음을 발견했는데, 이를 제작하기 위해선 원자를 규칙적으로 배열하기 위해 수백도의 온도에서 가열해야 하나, 이 경우 원자 확산이 박막층에 생긴다는 단점이 있습니다.

 

대신 자성 코발트 갈륨 합금을 사용해 가열을 하지 않아도 원자가 규칙적이고 주기적으로 배열된 망간 가륨 합금 나노 박막을 제작할 수 있다고 입증했습니다.