[기술력] 韓"DRAM의 1000배" 세계최초 차세대 반도체 '스커미온' 핵심기술 개발

한국 표준 과학 연구원量子기술연구소量子스핀팀
세계최초로 스커미온 기반 전자 소자 핵심 기술 개발

차세대 반도체인 뉴로모픽 소자, 로직 소자 개발의 핵심 기술인 스커미온 기반 전자 소자가 세계최초로 국내 연구진에 의해 개발됐다. 엄청난 전기를 쓰면서 발열이 심한 기존 반도체와 달리 대용량을 저전력으로 처리할 수 있어 획기적이라는 평가다.

스커미온은 소용돌이 모양으로 배열된 스핀 구조체로, 수 나노미터까지 크기를 줄일 수 있으며 매우 작은 전력으로도 이동할 수 있어 차세대超저전력 소자의 대표 주자로 꼽히고 있다.

스커미온을 전자소자로 개발하기 위해서는 단일 소자 내에서 개별 스커미온을 제어하는 생성·삭제·이동·검출의 4가지 기술이 필요하다. 지난 10년간 연구자들은 이 4가지 기술의 일부 조합을 각각 실험으로 구현하는 데 성공했지만, 생성 원인을 정확하게 규명하지 못한 이유로 4가지를 한 번에 실험으로 증명한 적은 없었다.

연구팀은 3차원 수직 전극 구조를 기반으로 한 새로운 스커미온의 생성 및 삭제 방식을 구현하는 데 성공했다. 이를 기존의 스커미온 이동 기술과 접합시켜 하나의 소자에서 스커미온의 자유 생성·삭제·이동 기술을 동시에 구현했다.

이번 기술은 국내 대기업에서 개발하고 있는 ‘M램’ 기술에도 쉽게 적용할 수 있다. 2013년 노벨물리학상 수상자인 앨버트 퍼트 박사가 이론적으로 제시한 스커미온 소자를 세계 최초로 실험으로 구현하는 데 성공했다는 점에서 더욱 큰 의미를 가진다.

황찬용 책임연구원은 “이번 성과는 차세대 반도체 기술 개발에 핵심적인 역할을 할 것”이라며 “향후 스커미온의 대량 제어를 활용한 시냅스 소자 등의 응용연구와 지금까지 거의 실험이 불가능했던量子스커미온 분야 연구를 시도할 계획”이라고 밝혔다.

이번 연구 결과는 국제 학술지 어드밴스드 머티리얼스에 온라인 게재됐다.

https://news.naver.com/main/read.naver?mode=LSD&mid=sec&sid1=105&oid=277&aid=0004978315