자성반도체의 강자성 제어와 스핀원의 응용

전문가 제언

○ 전자스핀을 디바이스의 창출에 이용하는 스핀트로닉스(spintronics)가 빠르게 발전하고 있다. 스핀 편극을 이용하는 전형적인 스핀트로닉스 소자에는 고밀도자기기록과 불휘발성 스핀메모리의 기본 요소가 되는 거대자기저항소자(GMR)와 터널자기저항소자(TMR)가 있다. 이와 같은 스핀트로닉스 소자의 실현에는 고효율로 스핀전류를 생성하여 금속이나 반도체에 주입이 가능한 스핀원의 개발이 필요하다.

○ 상향 스핀의 전자에 대해서는 금속적이고 하향 스핀의 전자에 대해서는 반도체적 전자구조를 갖는 반금속(half metal)은 고효율 스핀원으로서 유망하며, 이러한 재료로서 Co2MnGe, Co2FeSi 등과 같은 Heusler합금, Fe3O4, CrO2, 페로브스카이트형 Mn산화물 등이 보고되고 있다. 이 중 Co2FeSi합금은 강자성 전이온도가 1100K로 매우 높아 Si기판 표면의 열산화막 위에 L21규칙도가 높은 Co2FeSi합금의 형성이 가능하므로 고효율로 스핀을 주입할 수 있는 스핀원으로 유망하다.

○ 강자성체/반도체 접합구조에 의한 스핀주입에서는 두 재료 사이의 전기전도도 차이가 크기 때문에 스핀주입 효율이 저하하는 문제가 있다. 이를 극복하는 수단으로서 반금속을 스핀원으로 이용하거나 강자성 반도체를 이용할 수 있다. 본고에서는 강자성 반도체의 연구사례로서 Ⅱ­Ⅵ족 반도체인 (Zn, Cr)Te에서 실온에서 자성특성이 발현되는 현상을 실증하여 이의 응용이 기대되나 이를 위해서는 재현성 있는 자성특성의 확보가 요망된다.

○ 국내에서도 스핀토크를 이용한 스핀 메모리 소자 및 스핀 정보통신 소자, 스핀소자용 이차원 전자계 재료의 제조기술, 그래핀 나노리본 스핀밸브 소자 등 스핀트로닉스 분야의 기초 및 응용연구가 KIST, POSTECH, GIST, 삼성전자 등에서 활발히 전개되고 있다. 반도체에 고효율로 스핀을 주입하는 기술은 전자 디바이스의 저전력화와 고기능화를 실현하는 기반기술의 하나로서 이 분야에 대한 국내연구의 활성화가 요망된다.

저자

Shinji Kuroda

자료유형

학술정보

원문언어

일어

기업산업분류

재료

연도

2010

권(호)

49(12)

잡지명

まてりあ（日本金屬學會會報)

과학기술
표준분류

재료

페이지

570~574

분석자

심*동

분석물

• 자성반도체의 강자성 제어와 스핀원의 응용.pdf [241,666 byte]

이미지변환중입니다.