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강유전체 분극을 자장제어, 거대 전기자기 효과를 실현MRAM 저소비전력화에 새로운 길
  • 편집부
  • 등록 2004-03-22 21:35:24
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도쿄대학의 十倉好紀 교수, 木村剛 로스알라모스 미국립연구소 연구원, 有馬孝츠쿠바 대학 조교수 등은 강유전체의 분극을 자장에서 극적으로 변화시키는데 처음으로 성공하였다. 망간산 텔비윰 단결정을 처음으로 만들어 자발분극을 자장에서 지금까지보다도 한 단위 크게 급격하게 제어하는 거대전기자장(ME)효과를 실현하였다. 강유전체 분극은 보통 자장에서 제어되는데 자장에서 분극을 제어할 수 있게되면 앞으로 자기 랜덤메모리(MRAM)등의 저소비전력화 등에도 이용할 수 있다. 망간산 텔비윰은 페롭스카이트 구조로 유명한 재료. 이번에 절대온도 30K(마이너스 243도씨) 이하지만 거대ME 효과를 이끌어내었다. 단결정화가 어렵기 때문에 불활성 가스의 알곤을 흘려보내면서 부유대역법으로 단결정화하였다. 이것을 3미리미터 각판으로 잘라 측정하였다. 강유전체 메모리(FeRAM)와 같이 분극은 보통 자장에서 유기된다. 이번에는 자장에서 분극을 제어하였기 때문에 강자성체로 강유전체의 성질을 함께 갖는 자성 강유전체를 얻을 수 있었다고 하며 전하와 스핀, 빛, 전자축도 등의 상호 간섭인 상관이 크로스된 교차상관이라는 최근 주목을 받는 분야. 그러나 강자성을 갖는 강유전체는 만들기 어려워 이번에 시험적으로 만든 망간산 텔비윰은 강자성체가 아니라 반강자성이지만 그래도 지금까지의 ME효과를 갖는 재료로서 알려진 크롬산화물 등보다도 한 단위 큰 ME효과를 얻을 수 있었다. 하지만 지금까지의 재료는 자장에 의한 분극제어가 선형변화로 작고 실용성이 보이지 않았지만 망간산 텔비윰은 상이전이적으로 극적으로 변화한다. 이 메카니즘에 대해서는 망간산화물이 갖는 특이한 구조로 솎은 텔비윰의 스핀 흔들림이 만간 자장을 증폭시켜 움직여 커다란 분극을 유기하는 것을 보고 있다. 전류 스핀을 기억하는 MRAM 실용화가 시급하지만, 장래엔 이러한 거대ME 효과를 이용하면 초 저소비전력화와 새로운 상관에 기초한 신기능 디바이스 등에도 이용할 수 있을 것이다. (NK)

 

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