[이성협 박사, 김명회 학생, 황현석 박사, 최석봉 교수] 위치 오류 없는 자구벽 제어 장치 개발에 성공 (Nature Communications 게재)
Position error-free control of magnetic domain-wall devices via spin-orbit torque modulation
자구벽 장치인 레이스 트랙 메모리와 자구벽 시프트 레지스터와 같은 것들은 하드 디스크 드라이브(HDD)와 같은 대용량 데이터 저장과 플래시메모리와 같이 저전력 및 휴대성 모두를 용이하게 한다. 자구벽 장치에서 해결되어야 할 주요한 문제는 HDD의 기계적인 움직임을 대체할 수 있도록 얼마나 자구벽을 왜곡 없이 완벽히 제어할 수 있는가이다. 그러나 실제 소자에서의 이러한 자구벽 운동은 퀜칭된(quenched) 무질서를 동반한 열적 요동에 의한 무규칙성에 노출되어 있어, 이는 자구벽의 피닝(pinning)과 기울어짐 등의 심각한 손상을 야기한다. 이 문제를 해결하기 위해 연구진은 위치 오류가 없는 방식을 이용한 새로운 개념의 자구벽 제어를 제안 및 증명하였다. 주요 아이디어는 나노 트랙 장치에서의 스핀-궤도 토크의 공간적인 변조이며, 이때 스핀-궤도 토크 변조 경계의 공간 대칭성은 깨져 있다. 본 연구에서는 위치 오류가 없는 단방향의 자구벽 운동을 보여줌으로써 자구벽 장치 개발에 있어 중요한 조각을 제공한다.
Magnetic domain-wall devices such as racetrack memory and domain-wall shift registers facilitate massive data storage as hard disk drives with low power portability as flash memory devices. The key issue to be addressed is how perfectly the domain-wall motion can be controlled without deformation, as it can replace the mechanical motion of hard disk drives. However, such domain-wall motion in real media is subject to the stochasticity of thermal agitation with quenched disorders, resulting in severe deformations with pinning and tilting. To sort out the problem, we propose and demonstrate a new concept of domain-wall control with a position error-free scheme. The primary idea involves spatial modulation of the spin-orbit torque along nanotrack devices, where the boundary of modulation possesses broken inversion symmetry. In this work, by showing the unidirectional motion of domain wall with position-error free manner, we provide an important missing piece in magnetic domain-wall device development.
Authors: Seong-Hyub Lee, Myeonghoe Kim, Hyun-Seok Whang, Yune-Seok Nam, Jung-Hyun Park, Kitae Kim, Minhwan Kim, Jiho Shin, Ji-Sung Yu, Jaesung Yoon, Jun-Young Chang, Duck-Ho Kim & Sug-Bong Choe*