나노 미터 크기의 자석인 MRAM (자기 저항 랜덤 액세스 메모리)을 사용하는 비 휘발성 자기 메모리는 전압을 적용하여 자화 반전을 요구했다. 따라서, 나노 초에서 초-에너지 효율 자화 반전이 바람직하다. 그러나 현재 전압 제어 자기 이방성 (voltage-controlled magnetic anisotropy, VCMA)의 장점은 응용에 필요한 수준의 10 분의 1에도 미치지 못했다. 새로운 재료를 사용하여 VCMA 효과를 개발하는 것이 중요하다.
스핀-궤도 상호 작용과 VCMA 사이에는 상관 관계가 있기 때문에, 연구팀은 큰 스핀-궤도 상호 작용을 갖는 백금을 포함하는 FePt|MgO에 집중했다. 연구팀은 FePt|MgO를 사용하여 SPring-8 싱크로트론 방사능 설비의 X 선 빔라인에서 VCMA를 명확히 하기 위한 실험을 수행했다.
이러한 실험과 이론적 계산을 통해 연구팀은 140 fJ/Vm의 VCMA를 입증한 FePt|MgO 시스템이 두 가지 메커니즘을 가지고 있으며 잠재적으로 1,000 fJ/Vm을 초과하는 막대한 VCMA를 보유할 수 있음을 발견했다.
연구팀은 SPring-8의 실험에서 전압에 의한 자기 쌍극자 측면의 변화를 관찰했다. 이론적인 계산으로부터, FePt|MgO 시스템에서, 종래 공지된 메커니즘 A (궤도 자기 모멘트 인덕티노 (induction)) 및 새로 발견된 메카니즘 B (자기 쌍극자 인덕티노)로부터의 VCMA가 서로 부분적으로 상쇄되어 결과적으로 VCMA는 140 fJ/Vm이다.
메커니즘 A와 B는 VCMA 값이 1,000 fJ/Vm 이상이므로 시너지 효과를 창출하는 재료를 설계하면 VCMA가 1,000 fJ/Vm 이상인 재료를 개발할 수 있다.
재료 설계 시 연구팀의 결과 (Nature Communications, "Voltage controlled interfacial magnetism through platinum orbits")을 사용하면 기존 재료보다 10 배 큰 VCMA를 얻을 수 있어 에너지를 절약 할 수 있으며, 발열을 줄일 수 있는 휘발성 메모리를 개발할 수 있다.
'Science' 카테고리의 다른 글
| 고전하를 가진 생물분자의 역설적인 거동 (0) | 2017.11.30 |
|---|---|
| 데이터 저장 가능 고속 자성 입자 (0) | 2017.11.28 |
| 아프리카 펭귄, 협력해서 사냥하는 모습 처음으로 발견 (0) | 2017.11.28 |
| 새로운 사용후핵연료 운송용기 고온시험에 성공한 러시아 (0) | 2017.11.28 |
| 새로운 폐쇄형 핵연료주기를 제안한 러시아 (0) | 2017.11.28 |