KR101964904B1 - Meteal structure for forming skyrmion and method therefor - Google Patents

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Abstract

본 발명은 메탈 구조물 및 그 제조 방법에 관한 것으로, 제1 도선과, 상기 제1 도선과 수직 방향으로 교차되어 배치되는 제2 도선을 포함하는 헤비메탈층; 및 상기 헤비메탈층 상의 상기 제1 도선과 상기 제2 도선의 교차 지점에 형성되는 자성층을 포함하며, 상기 제1 도선과 상기 제2 도선에 전류가 인가되면 상기 자성층 상에 스커미온(Skyrmion)이 형성되는 것을 특징으로 한다.The present invention relates to a metal structure and a method of manufacturing the same, the metal structure including: a heavy metal layer including a first conductive line and a second conductive line crossing the first conductive line in a direction perpendicular to the first conductive line; And a magnetic layer formed at a point of intersection of the first conductor and the second conductor on the heavy metal layer. When a current is applied to the first conductor and the second conductor, a skyrion is formed on the magnetic layer .

Description

스커미온 형성을 위한 메탈 구조물, 메탈 구조물 내 스커미온 형성 방법 {METEAL STRUCTURE FOR FORMING SKYRMION AND METHOD THEREFOR}TECHNICAL FIELD [0001] The present invention relates to a metal structure for forming a skirting, a method for forming a skirting in a metal structure,

본 발명은 반도체 소자에 적용 가능한 메탈 구조물 및 그 제조 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a metal structure applicable to a semiconductor device and a manufacturing method thereof.

CMOS(Complementary Metal-Oxide Semiconductor) 기반의 정보 처리 방법론은 다음과 같은 이유에서 한계가 예상된다.CMOS (Complementary Metal-Oxide Semiconductor) based information processing methodology is expected to be limited for the following reasons.

첫째, 집적도 증가에 따라 게이트 산화막의 두께가 점점 작아져야 하지만, 게이트 산화막의 두께가 0.7nm 정도가 되면 전자가 게이트 산화막을 투과하게 되어 게이트 산화막이 더 이상 절연막으로서의 기능을 하지 못하게 된다. 둘째, 집적도 증가를 위해 도선의 폭을 감소시키면 전류 밀도의 증가로 인해 도선의 단락이 발생된다.First, although the thickness of the gate oxide film should be smaller as the degree of integration increases, when the thickness of the gate oxide film is about 0.7 nm, the electrons penetrate the gate oxide film and the gate oxide film can no longer function as an insulating film. Second, if the width of the conductor is decreased to increase the degree of integration, an increase of the current density causes a short circuit of the conductor.

CMOS 기반의 정보 처리 방법론을 대체하기 위해서 전자, 즉 전하의 이동에 의한 정보 처리 방법에서 탈피하여 전자가 가지고 있는 양자적 특성인 스핀(spin)을 이용한 정보 처리 방법에 대한 연구가 수행되고 있다. 예를 들어, 나노 자성체에서의 솔리톤(soliton)을 이용한 자기 양자 셀 방식 자동장치(MQCA) 소자와 정보의 전달과 처리에 자성체에 발생된 스핀파를 응용하기 위한 연구가 수행되고 있다.In order to replace the CMOS-based information processing methodology, research has been conducted on an information processing method using a spin, which is a quantum characteristic possessed by electrons, by moving away from the information processing method by the movement of electrons, that is, charges. For example, research is being conducted to apply spin wave generated in a magnetic body to magnetic quantum cell automatic device (MQCA) device using soliton in nano-magnetic body and information transfer and processing.

이러한 한계를 극복할 또 다른 대안으로서, 스커미온(Skyrmion)을 정보 캐리어로 이용하는 정보 처리 소자가 부상하고 있다.As an alternative to overcome these limitations, information processing devices using Skyrmion as an information carrier are emerging.

스커미온이란, 박막과 수직인 자화를 중앙에 형성하고, 그 자화 주위를 반대 방향의 자화가 감싸고 있는 형태로 구성한 자기 구조체이다. 이러한 스커미온은 매우 작은 전류밀도, 예를 들어 105~106Am-2로 쉽게 가이딩(이동)될 수 있기 때문에 스커미온을 단일 비트로 하는 저전력의 메모리 소자를 개발하는데 큰 기여를 할 수 있다.The skewness is a magnetic structure in which a magnetization perpendicular to the thin film is formed at the center and a magnetization in the opposite direction surrounds the magnetization. Since such skyrimons can be easily guided (moved) to very small current densities, for example, 10 5 to 10 6 Am -2 , they can make a significant contribution to the development of low power memory devices with single bit skyrimon .

이러한 스커미온을 형성하기 위한 기술로서, 반도체 층의 구조를 변경하는 기술, SP-STM(Spin Polarized Scanning Tunneling Microscopy) 팁(tip)을 이용하는 기술, GHz 단위의 주파수로 박막과 수직인 펄스를 인가하는 기술 등이 제안된 바 있다.Techniques for changing the structure of the semiconductor layer, a technique using a SP-STM (Spin Polarized Scanning Tunneling Microscopy) tip, a technique of applying a pulse perpendicular to the thin film at a frequency of GHz, Technology has been proposed.

그러나, 이들 기술들은 기하학적인 구조에 제한이 있거나 실제 소자에 사용하기에는 무리가 있으며, GHz 단위의 펄스 인가를 위한 별도의 장치가 필요하고 강한 펄스에 의해 스커미온이 랜덤하게 형성된다는 단점이 있다.However, these techniques have a disadvantage in that there is a limitation in the geometrical structure or a difficulty to be used in an actual device, a separate device for applying a pulse in the unit of GHz is required, and skewness is randomly formed due to a strong pulse.

따라서, 정보 저장 장치와 같은 실제 소자에 용이하게 적용 가능하면서, 보다 안정적이고 효율적으로 스커미온을 형성하기 위한 기술이 필요한 실정이다.Therefore, a technique for forming a skew temperature more stably and efficiently is required while being easily applicable to an actual device such as an information storage device.

한국공개특허 2017-0013111호, 2017.02.06 공개Korean Laid-Open Patent Publication No. 2017-0013111, Publication No. 2017.02.06

본 발명의 실시예에서는, DMI(interfacial Dzyaloshinskii Moriya Inter action)와 회전 전류를 이용하여 자성체 내에 스커미온을 형성할 수 있는 반도체 소자의 메탈 구조물 및 그 제조 방법을 제안하고자 한다.In the embodiment of the present invention, a metal structure of a semiconductor device capable of forming a skirmish in a magnetic body by using a DMI (interfacial Dzyaloshinskii Moriya Interaction) and a rotating current and a manufacturing method thereof are proposed.

또한, 본 발명의 실시예에서는, 회전 전류의 방향을 제어하여 스커미온의 자화 방향을 조절할 수 있는 반도체 소자의 메탈 구조물 및 그 제조 방법을 제안하고자 한다.In addition, in the embodiment of the present invention, a metal structure of a semiconductor device capable of controlling the magnetization direction of the skew temperature by controlling the direction of the rotation current and a manufacturing method thereof are proposed.

본 발명이 해결하고자 하는 과제는 상기에서 언급한 것으로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 해결하고자 하는 과제는 아래의 기재들로부터 본 발명이 속하는 통상의 지식을 가진 자에 의해 명확하게 이해될 수 있을 것이다.The problems to be solved by the present invention are not limited to those mentioned above, and another problem to be solved by the present invention can be clearly understood by those skilled in the art from the following description will be.

본 발명의 실시예에 따르면, 제1 도선과, 상기 제1 도선과 수직 방향으로 교차되어 배치되는 제2 도선을 포함하는 헤비메탈층; 및 상기 헤비메탈층 상의 상기 제1 도선과 상기 제2 도선의 교차 지점에 형성되는 자성층을 포함하며, 상기 제1 도선과 상기 제2 도선에 전류가 인가되면 상기 자성층 상에 스커미온(Skyrmion)이 형성되는 메탈 구조물을 제공할 수 있다.According to an embodiment of the present invention, there is provided a semiconductor device comprising: a heavy metal layer including a first conductive line and a second conductive line crossing the first conductive line in a direction perpendicular to the first conductive line; And a magnetic layer formed at a point of intersection of the first conductor and the second conductor on the heavy metal layer. When a current is applied to the first conductor and the second conductor, a skyrion is formed on the magnetic layer Can be provided.

여기서, 상기 전류는 상기 제1 도선에 인가되는 사인파(sine wave) 전류와, 상기 제2 도선에 인가되는 코사인파(cosine wave) 전류를 포함할 수 있다.Here, the current may include a sine wave current applied to the first conductor and a cosine wave current applied to the second conductor.

또한, 상기 전류는 상기 사인파 전류와 상기 코사인파 전류에 의해 상기 자성층 상에 형성되는 회전 전류를 포함할 수 있다.In addition, the current may include a sine wave current and a rotation current formed on the magnetic layer by the cosine wave current.

또한, 상기 회전 전류 방향은 상기 코사인파 전류의 위상을 조절하여 제어 가능할 수 있다.In addition, the rotation current direction can be controlled by adjusting the phase of the cosine wave current.

또한, 상기 회전 전류의 회전 방향과 전류량에 따라 상기 스커미온의 자화 방향이 상이하게 형성될 수 있다.In addition, the magnetization directions of the skew temperature may be different depending on the rotation direction of the rotation current and the amount of current.

또한, 상기 스커미온은, 상기 헤비메탈층과 상기 자성층 간의 접합 계면에서 발생되는 DMI(interfacial Dzyaloshinskii Moriya Inter action)에 의해 형성될 수 있다.The skirmish may be formed by a DMI (interfacial Dzyaloshinskii Moriya Interaction) generated at a bonding interface between the heavy metal layer and the magnetic layer.

또한, 상기 헤비메탈층은 시드 층(seed layer)일 수 있다.In addition, the heavy metal layer may be a seed layer.

또한, 상기 자성층은, 합금계 자성체 또는 호이슬러 합금계 자성체 중 어느 하나일 수 있다.Further, the magnetic layer may be any one of an alloy-based magnetic material and a Hoesler alloy-based magnetic material.

또한, 상기 헤비메탈층은, 플래티넘, 탄탈, 이리듐, 하프늄, 텅스텐, 팔라듐 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.In addition, the heavy metal layer may include at least one of platinum, tantalum, iridium, hafnium, tungsten, and palladium.

또한, 상기 자성층은, 수Å 내지 수㎚의 두께 범위를 가질 수 있다.The magnetic layer may have a thickness ranging from several angstroms to several nanometers.

또한, 상기 헤비메탈층은, 단일층 구조 또는 다층 구조로서, 수㎚ 내지 수십㎚의 두께 범위를 가질 수 있다.The heavy metal layer may have a single layer structure or a multilayer structure and may have a thickness ranging from several nm to several tens nm.

본 발명의 실시예에 따르면, 베이스 상에 제1 도선과, 상기 제1 도선과 수직 방향으로 교차되어 배치되는 제2 도선을 포함하는 헤비메탈층을 형성하는 단계; 상기 헤비메탈층 상의 상기 제1 도선과 상기 제2 도선의 교차 지점에 자성층을 형성하는 단계; 및 상기 제1 도선과 상기 제2 도선에 전류를 인가하여 상기 자성층 상에 스커미온을 형성하는 단계를 포함하는 메탈 구조물 내 스커미온 형성 방법을 제공할 수 있다.According to an embodiment of the present invention, there is provided a method of manufacturing a semiconductor device, comprising: forming a heavy metal layer including a first conductor on a base and a second conductor perpendicularly intersecting the first conductor; Forming a magnetic layer at a point of intersection of the first conductor and the second conductor on the heavy metal layer; And forming a skirmon on the magnetic layer by applying a current to the first conductor and the second conductor.

여기서, 상기 스커미온을 형성하는 단계는, 상기 제1 도선에 사인파 전류를 인가하는 단계; 및 상기 제2 도선에 코사인파 전류를 인가하는 단계를 포함할 수 있다.Here, the forming the skewness may include: applying a sinusoidal current to the first conductor; And applying a cosine wave current to the second lead.

또한, 상기 스커미온을 형성하는 단계는, 상기 사인파 전류와 상기 코사인파 전류의 인가에 의해 회전 전류가 상기 자성층 상에 인가되는 것을 포함할 수 있다.The step of forming the skewness may include applying a rotational current to the magnetic layer by applying the sinusoidal wave current and the cosine wave current.

또한, 상기 스커미온을 형성하는 단계는, 상기 코사인파 전류의 위상을 조절하여 상기 회전 전류의 회전 방향을 제어하는 것을 포함할 수 있다.The step of forming the skewness may include controlling the rotation direction of the rotation current by adjusting the phase of the cosine wave current.

또한, 상기 회전 전류의 회전 방향과 전류량에 따라 상기 스커미온의 자화 방향이 상이하게 형성될 수 있다.In addition, the magnetization directions of the skew temperature may be different depending on the rotation direction of the rotation current and the amount of current.

또한, 상기 자화 방향은 상기 헤비메탈층과 상기 자성층 순으로 적층된 적층 방향과 평행하며, 상기 회전 전류의 회전 방향과 상기 전류량에 따라 상기 자화 방향은 상기 적층 방향 또는 상기 적층 방향의 반대 방향으로 결정될 수 있다.The magnetization direction may be determined in a direction opposite to the stacking direction or the stacking direction in accordance with the rotation direction of the rotation current and the amount of the current, have.

또한, 상기 자성층은, 계면 DMI를 이용하는 단일층 구조일 수 있다.Further, the magnetic layer may be a single layer structure using interface DMI.

또한, 상기 자성층은, 수Å 내지 수㎚의 두께 범위를 가질 수 있다.The magnetic layer may have a thickness ranging from several angstroms to several nanometers.

또한, 상기 헤비메탈층은, 단일층 구조 또는 다층 구조로서, 수㎚ 내지 수십㎚의 두께 범위를 가질 수 있다.The heavy metal layer may have a single layer structure or a multilayer structure and may have a thickness ranging from several nm to several tens nm.

또한, 상기 자성층은, 합금계 자성체 또는 호이슬러 합금계 자성체 중 어느 하나일 수 있다.Further, the magnetic layer may be any one of an alloy-based magnetic material and a Hoesler alloy-based magnetic material.

또한, 상기 헤비메탈층은, 플래티넘, 탄탈, 이리듐, 하프늄, 텅스텐, 팔라듐 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.In addition, the heavy metal layer may include at least one of platinum, tantalum, iridium, hafnium, tungsten, and palladium.

본 발명은 DMI와 회전 전류를 이용하여 자성체 내에 스커미온을 안정적으로 형성할 수 있으며, 회전 전류의 방향을 제어하여 스커미온의 자화 방향을 효율적으로 조절할 수 있다.The present invention can stably form a skirmish in the magnetic body by using the DMI and the rotating current, and can control the magnetization direction of the skirmish by controlling the direction of the rotating current.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 스커미온 형성을 위한 메탈 구조물에 대한 사시도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따라 메탈 구조물의 도선에 인가되는 제1 전류쌍의 파형도이다.
도 3은 도 2의 제1 전류쌍이 인가되었을 때 회전 전류의 방향을 예시한 메탈 구조물의 층간 사시도이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따라 메탈 구조물의 도선에 인가되는 제2 전류쌍의 파형도이다.
도 5는 도 4의 제2 전류쌍이 인가되었을 때 회전 전류의 방향을 예시한 메탈 구조물의 층간 사시도이다.
도 6a 내지 도 6e는 도 3의 메탈 구조물에서 회전 전류를 이용하여 스커미온을 형성시키는 전산 모의 실험에 대한 결과를 예시한 도면이다.
도 7은 도 1의 메탈 구조물에서 회전 전류를 이용하여 스커미온을 형성시키는 경우를 예시한 랜덤 액세스 메모리(Random Access Memory) 소자의 사시도이다.1 is a perspective view of a metal structure for forming a skirting according to an embodiment of the present invention.
2 is a waveform diagram of a first current pair applied to a conductor of a metal structure in accordance with an embodiment of the present invention.
FIG. 3 is an interlayer perspective view of a metal structure illustrating the direction of a rotating current when the first current pair of FIG. 2 is applied. FIG.
4 is a waveform diagram of a second current pair applied to a conductor of a metal structure in accordance with an embodiment of the present invention.
FIG. 5 is an interlayer perspective view of a metal structure illustrating the direction of a rotating current when the second current pair of FIG. 4 is applied. FIG.
FIGS. 6A to 6E are diagrams illustrating results of a computer simulation in which skewness is formed using the rotation current in the metal structure of FIG. 3. FIG.
FIG. 7 is a perspective view of a random access memory device illustrating a case where skewness is formed using a rotating current in the metal structure of FIG. 1. FIG.

본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명의 범주는 청구항에 의해 정의될 뿐이다.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS The advantages and features of the present invention, and the manner of achieving them, will be apparent from and elucidated with reference to the embodiments described hereinafter in conjunction with the accompanying drawings. It should be understood, however, that the invention is not limited to the disclosed embodiments, but may be embodied in various forms and should not be construed as limited to the embodiments set forth herein, To fully disclose the scope of the invention to a person skilled in the art, and the scope of the invention is only defined by the claims.

본 발명의 실시예들을 설명함에 있어서 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명은 본 발명의 실시예들을 설명함에 있어 실제로 필요한 경우 외에는 생략될 것이다. 그리고 후술되는 용어들은 본 발명의 실시예에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 그 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.In describing embodiments of the present invention, a detailed description of well-known functions or constructions will be omitted unless otherwise described in order to describe embodiments of the present invention. The following terms are defined in consideration of the functions in the embodiments of the present invention, which may vary depending on the intention of the user, the intention or the custom of the operator. Therefore, the definition should be based on the contents throughout this specification.

일반적으로, 스커미온은 스핀 편향 전류(spin polarized current)를 통해 움직일 수 있으며, 또한 오직 DMI(Dzyaloshinskii Moriya Inter action)가 있는 영역만 지나다닐 수 있기 때문에 DMI가 있는 영역이 일종의 도파로 역할을 하게 된다. 본 발명의 실시예에서는 DMI와 회전 전류를 이용하여 자성체 내에 스커미온을 형성하고, 회전 전류의 방향을 제어하여 스커미온의 자화 방향을 조절하는 것을 기초로 한다.In general, a skirmon can move through a spin polarized current and can only pass through a region having a DMI (Dzyaloshinskii Moriya Inter action), so that the region where DMI is present serves as a kind of waveguide. In the embodiment of the present invention, the skewness is formed in the magnetic body by using the DMI and the rotating current, and the direction of the rotating current is controlled to adjust the magnetization direction of the skewness.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 대해 상세히 설명하기로 한다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 스커미온 형성을 위한 메탈 구조물에 대한 사시도로서, 헤비메탈층(100) 및 자성층(102)을 포함할 수 있다.FIG. 1 is a perspective view of a metal structure for forming a skirting according to an embodiment of the present invention, and may include a heavy metal layer 100 and a magnetic layer 102.

도 1에 도시한 바와 같이, 헤비메탈층(100)은 제1 도선(100x)과 제2 도선(100y)을 포함할 수 있으며, 제1 도선(100x)과 제2 도선(100y)은 서로 수직 방향으로 교차되도록 배치될 수 있다. 1, the heavy metal layer 100 may include a first conductive line 100x and a second conductive line 100y. The first conductive line 100x and the second conductive line 100y may extend in a direction perpendicular to each other As shown in FIG.

여기서, 제1 도선(100x)은 제1 방향, 예를 들어 x방향으로 배치될 수 있고, 제2 도선(100y)은 제2 방향, 예를 들어 x방향과 수직인 y방향으로 배치될 수 있다. 제1 도선(100x) 및 제2 도선(100y)은, 예를 들어 나노-와이어(nano-wire)에 적용되는 메탈 구조물일 수 있다.Here, the first lead 100x may be arranged in a first direction, for example the x direction, and the second lead 100y may be arranged in a second direction, for example y direction perpendicular to the x direction . The first conductor line 100x and the second conductor line 100y may be, for example, metal structures applied to a nano-wire.

자성층(102)은 헤비메탈층(100) 상의 제1 도선(100x)과 제2 도선(100y)의 교차 지점상에 형성될 수 있으며, 제1 도선(100x)과 제2 도선(100y)에 전류가 인가되면 이러한 자성층(102) 상에 스커미온이 형성될 수 있다. 즉, 헤비메탈층(100)과 자성층(102)이 서로 접하는 계면에는 DMI가 존재하게 되며, 이러한 DMI가 존재하는 영역에는 스커미온이 형성될 수 있다.The magnetic layer 102 may be formed on the intersection of the first conductor line 100x and the second conductor line 100y on the heavy metal layer 100 and the first conductor line 100x and the second conductor line 100y A skirmish can be formed on the magnetic layer 102. [ That is, DMI is present at the interface between the heavy metal layer 100 and the magnetic layer 102, and a skirmish can be formed in the region where the DMI exists.

이때, 제1 도선(100x)에 인가되는 전류는, 예를 들어 사인파(sine wave) 전류일 수 있고, 제2 도선(100y)에 인가되는 전류는, 예를 들어 코사인파(cosine wave) 전류일 수 있다.At this time, the current applied to the first conductor 100x may be, for example, a sine wave current, and the current applied to the second conductor 100y may be a cosine wave current, for example, .

또한, 이러한 사인파 전류와 코사인파 전류에 의해 자성층(102) 상에는 회전 전류가 형성될 수 있다.In addition, a rotational current can be formed on the magnetic layer 102 by the sinusoidal current and the cosine-wave current.

한편, 헤비메탈층(100)은 DMI의 제로 경계에 의해 형성되는 위치 에너지 장벽(potential barrier)을 통해 자성층(102) 상의 스커미온을 가이딩할 수 있는데, 이러한 자성층(102) 상의 스커미온은, 예를 들어 제1 방향(x)을 따라 이동될 수 있다. 이때, 제1 방향(x)은 헤비메탈층(100) 및 자성층(102)의 적층 방향과 수직되는 방향일 수 있으며, 스커미온 형성을 위해서는 이러한 적층 방향과 수직되는 방향으로 자기장을 인가할 수 있다.On the other hand, the heavy metal layer 100 may guide a skirmon on the magnetic layer 102 through a potential energy barrier formed by the zero boundary of the DMI, For example, in the first direction x. In this case, the first direction x may be a direction perpendicular to the stacking direction of the heavy metal layer 100 and the magnetic layer 102, and a magnetic field may be applied in a direction perpendicular to the stacking direction for forming the skewness.

여기서, 자성층(102)으로서는, 수직자기 이방성을 위해, 예컨대 Co, Fe 등과 같은 단일 자성체, 또는 CoFe, CoFeB 등과 같은 합금계 자성체, 또는 Co2FeSi, Co2MnSi 등과 같은 호이슬러 합금계 자성체 등이 사용될 수 있다.Here, for the perpendicular magnetic anisotropy, a single magnetic substance such as Co, Fe, or an alloy magnetic substance such as CoFe, CoFeB, or a Hoesler alloy magnetic substance such as Co 2 FeSi, Co 2 MnSi, Can be used.

또한, 자성층(102)은, 예컨대 스퍼터링, MBE(molecular beam epitaxy), ALD(atomic layer deposition), PLD(pulse laser deposition), 전자 빔 이베퍼레이터(E-beam evaporator) 등과 같은 공정을 통해 단일층(mono_layer; 계면 DMI를 위한 단일층 구조) 구조 또는 다층 구조로 형성될 수 있다.In addition, the magnetic layer 102 can be formed by a single process such as sputtering, molecular beam epitaxy (MBE), atomic layer deposition (ALD), pulse laser deposition (PLD), E-beam evaporator, (single layer structure for interfacial DMI) structure or a multilayer structure.

여기서, 계면 DMI를 이용하는 경우일 때, 자성층(102)은 단일층 구조로서 그 두께가, 예컨대 수 Å 내지 수 nm의 범위로 될 수 있다.Here, when the interface DMI is used, the magnetic layer 102 may have a single layer structure and its thickness may range, for example, from several angstroms to several nanometers.

그리고, 헤비메탈층(100)으로는, 예컨대 플래티넘(Pt), 탄탈(Ta), 이리듐(Ir), 하프늄(Hf), 텅스텐(W), 팔라듐(Pd) 중 어느 하나 혹은 둘 이상의 혼합물이 사용될 수 있으며, 자성층(102)과 마찬가지로, 예컨대 스퍼터링, MBE, ALD, PLD 전자 빔 이베퍼레이터 등과 같은 공정을 통해 단일층 구조 또는 다층 구조로 형성될 수 있다. 여기에서, 헤비메탈층(100)의 두께는, 예컨대 수 nm 내지 수십 nm의 범위가 될 수 있다.As the heavy metal layer 100, any one or a mixture of two or more of platinum (Pt), tantalum (Ta), iridium (Ir), hafnium (Hf), tungsten And may be formed into a single-layer structure or a multi-layer structure through a process such as sputtering, MBE, ALD, PLD electron beam evaporator, or the like, similarly to the magnetic layer 102. Here, the thickness of the heavy metal layer 100 may be in the range of several nm to several tens nm, for example.

또한, 본 발명의 실시예에 따른 헤비메탈층(100)은 자성층(102)의 하부에서 식각 처리되지 않은 시드 층(seed layer)으로서의 역할을 할 수 있다.In addition, the heavy metal layer 100 according to the embodiment of the present invention can serve as a seed layer which is not etched in the lower portion of the magnetic layer 102.

한편, 본 발명의 실시예에 따라 스커미온 형성을 위한 메탈 구조물은 다음과 같은 공정 과정들을 거칠 수 있다.Meanwhile, according to the embodiment of the present invention, the metal structure for forming the skirmish can be subjected to the following process steps.

먼저, 예를 들어 스퍼터링, MBE, ALD, PLD, 전자 빔 이베퍼레이터 중 어느 하나를 이용하는 증착 공정을 진행함으로써, 도시 생략된 베이스(예컨대, 웨이퍼 등) 상에 소정의 두께와 소정의 선폭을 갖는 헤비메탈층(100)을 형성한다. 여기서, 헤비메탈층(100)으로는, 예컨대 플래티넘, 탄탈, 이리듐 등이 사용될 수 있으며, 그 두께는, 예컨대 수 nm 내지 수십 nm의 범위가 될 수 있다.First, a deposition process using, for example, any one of sputtering, MBE, ALD, PLD, and electron beam evaporator is carried out so that a predetermined thickness and a predetermined line width are formed on a base (not shown) A heavy metal layer 100 is formed. As the heavy metal layer 100, for example, platinum, tantalum, iridium and the like can be used, and the thickness thereof can be in the range of several nm to several tens nm.

다시, 스퍼터링, MBE, ALD, PLD, 전자 빔 이베퍼레이터 중 어느 하나를 이용하는 증착 공정을 진행함으로써, 헤비메탈층(100)의 일면에 자성층(102)을 위한 자성체 물질을 형성한다. 여기서, 자성체 물질로는, 예컨대 CoFe, CoFeB 등과 같은 합금계 자성체이거나 혹은 Co2FeSi, Co2MnSi 등과 같은 호이슬러 합금계 자성체일 수 있다.The magnetic material for the magnetic layer 102 is formed on one surface of the heavy metal layer 100 by performing a deposition process using any one of sputtering, MBE, ALD, PLD and electron beam evaporator. Here, the magnetic substance may be an alloy magnetic substance such as CoFe, CoFeB, or the like, or a Hoesler alloy magnetic substance such as Co 2 FeSi, Co 2 MnSi, or the like.

이후, 예를 들어 스핀 코팅 등과 같은 공정을 진행하여 자성체 물질의 전면에 레지스트 물질, 예를 들어 포토레지스트(Photoresist)를 도포하고, 리소그라피 공정, 예를 들어 포토리소그라피 공정을 진행하여 포토레지스트를 패터닝하여 포토레지스트 패턴을 형성할 수 있다.Thereafter, a resist material, for example, a photoresist is applied to the entire surface of the magnetic material by a process such as spin coating, and the photoresist is patterned by performing a lithography process, for example, a photolithography process A photoresist pattern can be formed.

이후, 포토레지스트 패턴을 식각(etching) 장벽층으로 하는 식각 공정을 진행하여 자성체 물질을 선택적으로 제거하여 자성층(102)을 형성하고, 자성층 상에 있는 포토레지스트 패턴을 제거함으로써, 도 1과 같은 층 구조를 형성할 수 있다.Thereafter, the magnetic material is selectively removed by an etching process using the photoresist pattern as an etching barrier layer to form the magnetic layer 102, and the photoresist pattern on the magnetic layer is removed. As a result, Structure can be formed.

이러한 층 구조 형성 과정은, 본 발명의 실시예에 따른 메탈 구조물의 패터닝을 위한 실시예일뿐이며, 반드시 포토레지스트를 이용한 포토리소그라피 공정과 같은 패터닝 기법에 국한될 필요는 없다. 예를 들어, 전자빔(e-beam) 레지스트를 이용한 전자빔 리소그라피 공정을 적용하여 메탈 구조물을 패터닝할 수도 있음을 주지할 필요가 있다.This layer structure forming process is only an embodiment for patterning a metal structure according to an embodiment of the present invention and is not necessarily limited to a patterning technique such as a photolithography process using a photoresist. For example, it is necessary to note that a metal structure may be patterned by applying an electron beam lithography process using an e-beam resist.

이하, 상술한 바와 같은 도 1의 메탈 구조물을 토대로, 본 발명의 실시예에 따른 메탈 구조물 내 스커미온 형성 과정을 도 2 내지 도 4를 참조하여 예시적으로 설명하기로 한다.Hereinafter, a process of forming a skirmish in a metal structure according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 2 to 4, based on the metal structure of FIG. 1 as described above.

먼저, 도 2는 본 발명의 실시예에 따라 메탈 구조물의 제1 도선(100x) 및 제2 도선(100y)에 각각 인가되는 제1 전류쌍의 파형도이다.2 is a waveform diagram of a first current pair applied to a first lead 100x and a second lead 100y of a metal structure, respectively, according to an embodiment of the present invention.

도 2와 같이 각 도선에 인가되는 제1 전류쌍은, 예를 들어 제1 도선(100x)에 인가되는 사인파 전류(Ix)와, 제2 도선(100y)에 인가되는 코사인파 전류(Iy (t))를 포함하여, 자성층(102) 상에 회전 전류를 형성하기 위한 전류쌍일 수 있다.First current pairs applied to the conductive wire as shown in FIG. 2, for example, the first and conductors (100x) sinusoidal current (I x) to be applied to the second wire cosine wave current (I y applied to the (100y) (t) , and may be a current pair for forming a rotating current on the magnetic layer 102. [

도 3은 도 2의 제2 도선(100y)에 코사인파 전류(Iy (t))가 인가되었을 때 회전 전류의 방향을 예시한 메탈 구조물의 층간 사시도이다.3 is an interlayer perspective view of a metal structure illustrating the direction of a rotation current when a cosine wave current I y (t ) is applied to the second conductor line 100y of FIG.

도 3에 예시한 바와 같이, 코사인파 전류(Iy (t))가 인가될 경우에는, 자성층(102) 상에 형성되는 회전 전류의 방향이, 예를 들어 반시계 방향으로 조절될 수 있다.3, when the cosine wave current I y (t) is applied, the direction of the rotation current formed on the magnetic layer 102 can be adjusted, for example, counterclockwise.

본 발명의 실시예에서는, 회전 전류의 회전 방향과 전류량에 따라 상기 스커미온의 자화 방향이 상이하게 형성될 수 있다.In the embodiment of the present invention, the magnetization directions of the skew temperature may be different depending on the rotational direction and the amount of current of the rotating current.

예컨대, 반시계 방향으로 회전 전류의 방향이 조절된 상태에서, 회전 전류의 전류량이 제1 전류량으로 설정되면, 자성층(102) 상의 스커미온의 자화 방향은, 예를 들어 헤비메탈층(100)과 자성층(102) 순으로 적층된 적층 방향으로 결정될 수 있다.For example, when the current amount of the rotation current is set to the first amount of current in a state where the direction of the rotation current is controlled in the counterclockwise direction, the magnetization direction of the skew temperature on the magnetic layer 102 is, for example, (102) are stacked in this order.

반면, 반시계 방향으로 회전 전류의 방향이 조절된 상태에서, 회전 전류의 전류량이 제1 전류량보다 높은 제2 전류량으로 설정되면, 자성층(102) 상의 스커미온의 자화 방향은, 예를 들어 헤비메탈층(100)과 자성층(102) 순으로 적층된 적층 방향의 반대 방향으로 결정될 수 있다.On the other hand, when the direction of the rotation current is controlled in the counterclockwise direction and the amount of the current of the rotation current is set to a second amount of current higher than the first amount of current, the magnetization direction of the skew temperature on the magnetic layer 102 is, (100) and the magnetic layer (102) in this order.

한편, 도 4는 본 발명의 실시예에 따라 메탈 구조물의 제1 도선(100x) 및 제2 도선(100y)에 인가되는 제2 전류쌍의 파형도이다.4 is a waveform diagram of a second current pair applied to a first conductor line 100x and a second conductor line 100y of a metal structure according to an embodiment of the present invention.

도 4와 같이 각 도선에 인가되는 제2 전류쌍은, 예를 들어 제1 도선(100x)에 인가되며, 제1 전류쌍의 사인파 전류와 동일한 위상의 사인파 전류(Ix)와, 제2 도선(100y)에 인가되며, 제1 전류쌍의 코사인파 전류(Iy (t))와 180도의 위상차를 갖는 코사인파 전류(Iy (t+π))를 포함하며, 자성층(102) 상에 회전 전류를 형성하기 위한 전류쌍일 수 있다. 도 2와 달리, 제2 도선(100y)에 코사인파 전류(Iy (t+π))를 인가하기 위해서는 코사인파 전류의 위상(phase)을 조절함으로써 구현이 가능하다.Second current pairs applied to the conductive wire as shown in FIG. 4, for the example the first is applied to the conductive wire (100x), the first current pair of sinusoidal current (I x) of the same phase and sine wave current, a second wire And a cosine wave current I y (t +?) Having a phase difference of 180 degrees with the cosine wave current I y (t) of the first current pair and is applied to the magnetic layer 102 It may be a current pair for forming a rotating current. 2, in order to apply the cosine wave current I y (t +?) To the second conductor 100y, it is possible to implement by adjusting the phase of the cosine wave current.

도 5는 도 4의 제2 도선(100y)에 코사인파 전류(Iy (t+π))가 인가되었을 때 회전 전류의 방향을 예시한 메탈 구조물의 층간 사시도이다.5 is an interlayer perspective view of a metal structure illustrating a direction of a rotation current when a cosine wave current I y (t +?) Is applied to the second conductor line 100y in Fig.

도 5에 예시한 바와 같이, 코사인파 전류(Iy (t+π))가 인가될 경우에는, 자성층(102) 상에 형성되는 회전 전류의 방향이, 예를 들어 시계 방향으로 조절될 수 있다.5, when the cosine wave current I y (t +?) Is applied, the direction of the rotation current formed on the magnetic layer 102 can be adjusted, for example, in the clockwise direction .

본 발명의 실시예에서는, 회전 전류의 회전 방향과 전류량에 따라 상기 스커미온의 자화 방향이 상이하게 형성될 수 있다.In the embodiment of the present invention, the magnetization directions of the skew temperature may be different depending on the rotational direction and the amount of current of the rotating current.

예컨대, 시계 방향으로 회전 전류의 방향이 조절된 상태에서, 회전 전류의 전류량이 제1 전류량으로 설정되면, 자성층(102) 상의 스커미온의 자화 방향은, 예를 들어 헤비메탈층(100)과 자성층(102) 순으로 적층된 적층 방향의 반대 방향으로 결정될 수 있다.For example, when the current amount of the rotation current is set to the first amount of current in a state where the direction of the rotation current is adjusted in the clockwise direction, the magnetization direction of the skew temperature on the magnetic layer 102 is, for example, 102) may be determined in the opposite direction to the stacking direction.

반면, 시계 방향으로 회전 전류의 방향이 조절된 상태에서, 회전 전류의 전류량이 제1 전류량보다 높은 제2 전류량으로 설정되면, 자성층(102) 상의 스커미온의 자화 방향은, 예를 들어 헤비메탈층(100)과 자성층(102) 순으로 적층된 적층 방향으로 결정될 수 있다.On the other hand, if the current amount of the rotation current is set to a second amount of current higher than the first amount of current in a state where the direction of the rotation current is controlled in the clockwise direction, the magnetization direction of the skew temperature on the magnetic layer 102 is, 100 and the magnetic layer 102 are stacked in this order.

도 6a 내지 도 6e는 도 3의 메탈 구조물에서 스커미온 형성 방법을 설명하기 위한 전산 모의 실험 결과를 예시한 박막의 평면도이다. 전산 모의 실험에 사용한 자성 물질은, 예를 들어 CoFeB이며, 헤비메탈층으로는 플래티넘(Pt)을 사용하였다.FIGS. 6A to 6E are plan views of thin films illustrating simulation results for explaining a method of forming skirons in the metal structure of FIG. 3. FIG. The magnetic material used in the simulation was, for example, CoFeB, and platinum (Pt) was used as the heavy metal layer.

도 6a 내지 도 6e에서 적색은 박막의 위쪽 방향으로의 자화 배열이고, 청색은 박막의 아래쪽 방향의 자화 배열을 각각 나타낸다.6A to 6E, red is the magnetization arrangement in the upward direction of the thin film, and blue color is the magnetization arrangement in the downward direction of the thin film.

먼저, 도 6a는 스커미온이 형성되어 있지 않을 때, 자성층(102)의 자화 배열을 전산 모의 실험으로 계산한 결과로서, 자구가 많이 형성되어 있는 다자구(multi-domain) 구조 형태로 배열되어 있다.6A is a schematic diagram of the magnetization arrangement of the magnetic layer 102 when no skewness is formed, which is a result of computational simulation and is arranged in a multi-domain structure in which a large number of magnetic domains are formed .

이러한 도 6a의 자화 배열을 가진 박막에 대해, 제1 전류량을 갖는 회전 전류, 예를 들어 1.38 × 1011 A/m2의 전류 밀도를 갖는 회전 전류를 인가하게 되면 도 6b 및 도 6c와 같은 자화 배열을 갖는 스커미온이 형성될 수 있다. 예를 들어, 도 6b는 시계 방향의 회전 전류를 헤비메탈층(100)에 인가하여 박막의 아래쪽 방향으로의 자화 배열을 갖는 스커미온이 형성된 경우를 예시한 도면이고, 도 6c는 반시계 방향의 회전 전류를 헤비메탈층(100)에 인가하여 박막의 위쪽 방향으로의 자화 배열을 갖는 스커미온이 형성된 경우를 각각 예시한 도면이다.When a rotating current having a first current amount, for example, a current density of 1.38 x 10 < 11 > A / m < 2 > is applied to the thin film having the magnetization arrangement of Fig. 6A, A skirting having an arrangement can be formed. For example, FIG. 6B illustrates a case in which a clockwise rotational current is applied to the heavy metal layer 100 to form a skirting having a magnetization arrangement in a downward direction of the thin film, FIG. 6C is a view And a case in which a current is applied to the heavy metal layer 100 to form a skirting having a magnetization arrangement in an upward direction of the thin film.

반면, 도 6a의 자화 배열을 가진 박막에 대해, 제1 전류량보다 높은 제2 전류량을 갖는 회전 전류, 예를 들어 3.45 × 1011 A/m2의 전류 밀도를 갖는 회전 전류를 인가하게 되면 도 6d 및 도 6e와 같은 자화 배열을 갖는 스커미온이 형성될 수 있다. 예를 들어, 도 6d는 시계 방향의 회전 전류를 헤비메탈층(100)에 인가하여 박막의 위쪽 방향으로의 자화 배열을 갖는 스커미온이 형성된 경우를 예시한 도면이고, 도 6e는 반시계 방향의 회전 전류를 헤비메탈층(100)에 인가하여 박막의 아래쪽 방향으로의 자화 배열을 갖는 스커미온이 형성된 경우를 각각 예시한 도면이다.On the other hand, if a rotating current having a second current amount higher than the first current amount, for example, a current density of 3.45 × 10 11 A / m 2 , is applied to the thin film having the magnetization arrangement of FIG. 6A, And a skirmon having a magnetization arrangement as shown in Fig. 6E can be formed. For example, FIG. 6D illustrates a case in which a clockwise rotational current is applied to the heavy metal layer 100 to form a skirting having a magnetization arrangement in the upward direction of the thin film, FIG. 6E is a view And a case in which a current is applied to the heavy metal layer 100 and a skirting having a magnetization arrangement in the downward direction of the thin film is formed.

여기서, 인가되는 제1 전류량과 제2 전류량은 물질에 따라 달라질 수 있다.Here, the amount of the first current and the amount of the second current applied may vary depending on the material.

도 7은 본 발명의 실시예에 따라 회전 전류를 이용하여 스커미온을 형성시킬 수 있는 메탈 구조물을 일정 거리를 두고 복수 개 배치한 랜덤 액세스 메모리 소자를 예시한 도면이다.FIG. 7 is a diagram illustrating a random access memory device in which a plurality of metal structures capable of forming skewness using a rotating current are disposed at a predetermined distance according to an embodiment of the present invention.

도 7에서 랜덤 액세스 메모리 소자는, 헤비메탈층 및 자성층을 갖는 복수 개의 메탈 구조물 그룹(102-11, 102-12, 102-13, 102-21, 102-22, 102-23, 102-31, 102-32, 102-33)을 통과하는 복수 개의 제1 도선 그룹(100x-1~100x-3)과, 제1 도선 그룹(100x-1~100x-3)과 직교하며 메탈 구조물 그룹(102-11, 102-12, 102-13, 102-21, 102-22, 102-23, 102-31, 102-32, 102-33)을 통과하는 복수 개의 제2 도선 그룹(100y-1~100y-3)을 포함할 수 있다.7, the random access memory element includes a plurality of metal structure groups (102-11, 102-12, 102-13, 102-21, 102-22, 102-23, 102-31, and 102-22) having a heavy metal layer and a magnetic layer A plurality of first conductor groups 100x-1 to 100x-3 passing through the first conductor groups 100x-1 to 100x-3 and a plurality of metal structure groups 102-11 1 to 100y-3 (100y-1, 100y-1, 100y-2, and 100y-3) ).

도 7에 개시된 랜덤 액세스 메모리는, 제1 도선 그룹(100x-1~100x-3)과 제2 도선 그룹(100y-1~100y-3)에 전류가 흐를 때, 각 도선 그룹(100x-1~100x-3, 100y-1~100y-3)이 교차되는 지점에 형성된 메탈 구조물 그룹(102-11, 102-12, 102-13, 102-21, 102-22, 102-23, 102-31, 102-32, 102-33)에 스커미온을 형성시키는 방식으로 정보를 저장할 수 있다.The random access memory shown in Fig. 7 is a random access memory in which each of the conductor groups 100x-1 to 100x-3 and the second conductor group 100y-1 to 100y- 102-122, 102-13, 102-21, 102-22, 102-23, 102-31, and 102-31 formed at the intersections of the metal structure groups (100x-3, 100y- 102-32, 102-33).

예컨대, 메탈 구조물 그룹(102-11, 102-12, 102-13, 102-21, 102-22, 102-23, 102-31, 102-32, 102-33)의 임의의 메탈 구조물(102-22)에 스커미온을 형성시키고자 하는 경우, 제1 도선 그룹(100x-1~100x-3) 중 도선(100x-2)에 전류를 흘려주고, 제2 도선 그룹(100y-1~100y-3) 중 도선(100y-2)에 전류를 인가하면 된다.For example, any of the metal structures 102-, 102-12, 102-13, 102-21, 102-22, 102-23, 102-31, 102-32, 102-33, 2 to 100y-3 of the first conductor group 100x-1 to 100x-3 and the second conductor group 100y-1 to 100y-3 to flow the current to the conductor 100x- The current may be applied to the conductor 100y-2.

이때, 사인파 혹은 코사인파 형태로 메탈 구조물(102-22)에 회전 전류가 흐르도록 위상차를 조절할 필요가 있다.At this time, it is necessary to adjust the phase difference so that a rotating current flows through the metal structure 102-22 in the form of a sine wave or a cosine wave.

이상 설명한 바와 같은 본 발명의 실시예에 의하면, DMI와 회전 전류를 이용하여 자성체 내에 스커미온을 형성하고 회전 전류의 방향을 제어하여 스커미온의 자화 방향을 조절함으로써, 자성체 내에 스커미온을 안정적으로 형성하면서 스커미온의 자화 방향을 효율적으로 조절하도록 구현한 것이다.According to the embodiment of the present invention as described above, the skewness is formed in the magnetic body by using the DMI and the rotating current, the direction of the rotating current is controlled to adjust the magnetization direction of the skewness, And the magnetization direction of the skewness can be efficiently controlled.

이상의 설명은 본 발명의 기술사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경 등이 가능함을 쉽게 알 수 있을 것이다. 즉, 본 발명에 개시된 실시 예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것으로서, 이러한 실시 예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다.It will be understood by those skilled in the art that various changes in form and details may be made therein without departing from the spirit and scope of the present invention as defined by the following claims. It is easy to see that this is possible. That is, the embodiments disclosed in the present invention are not intended to limit the scope of the present invention but to limit the scope of the present invention.

따라서, 본 발명의 보호 범위는 후술되는 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.Therefore, the scope of protection of the present invention should be construed in accordance with the following claims, and all technical ideas within the scope of equivalents should be interpreted as being included in the scope of the present invention.

100: 헤비메탈층
100x: 제1 도선
100y: 제2 도선
102: 자성층
100x-1~100x-3: 제1 도선 그룹
100y-1~100y-3: 제2 도선 그룹
102-11~102-33: 메탈 구조물 그룹100: Heavy metal layer
100x: first conductor
100y: second conductor
102: magnetic layer
100x-1 to 100x-3: First conductor group
100y-1 to 100y-3: second conductor group
102-11 ~ 102-33: Metal Structure Group

Claims (22)

제1 도선과, 상기 제1 도선과 수직 방향으로 교차되어 배치되는 제2 도선을 포함하고, 상기 제1 도선과 상기 제2 도선에게 인가되는 전류의 방향에 기초하여 스커미온(Skyrmion)이 형성되도록 하는 헤비메탈층; 및
상기 헤비메탈층 상의 상기 제1 도선과 상기 제2 도선의 교차 지점에 형성되는 자성층을 포함하며,
상기 제1 도선과 상기 제2 도선에 전류가 인가되면 상기 자성층 상에 상기 스커미온이 형성되고,
상기 스커미온은 상기 헤비메탈층과 상기 자성층 간의 접합 계면에서 발생되는 DMI(interfacial Dzyaloshinskii Moriya Inter action)에 의해 형성되는
메탈 구조물.And a second conductor arranged to intersect with the first conductor in a direction perpendicular to the first conductor so that a skyrion is formed based on a direction of a current applied to the first conductor and the second conductor, A heavy metal layer; And
And a magnetic layer formed at a point of intersection of the first conductor and the second conductor on the heavy metal layer,
When the current is applied to the first conductor and the second conductor, the skewness is formed on the magnetic layer,
The skirmon is formed by interfacial Dzyaloshinskii Moriya inter action (DMI) generated at the junction interface between the heavy metal layer and the magnetic layer
Metal structure. 제 1 항에 있어서,
상기 전류는 상기 제1 도선에 인가되는 사인파(sine wave) 전류와, 상기 제2 도선에 인가되는 코사인파(cosine wave) 전류를 포함하는
메탈 구조물.The method according to claim 1,
Wherein the current comprises a sine wave current applied to the first lead and a cosine wave current applied to the second lead,
Metal structure. 제 2 항에 있어서,
상기 전류는 상기 사인파 전류와 상기 코사인파 전류에 의해 상기 자성층 상에 형성되는 회전 전류를 포함하는
메탈 구조물.3. The method of claim 2,
Wherein the current includes a sine wave current and a rotation current formed on the magnetic layer by the cosine wave current
Metal structure. 제 3 항에 있어서,
상기 회전 전류의 회전 방향은 상기 코사인파 전류의 위상을 조절하여 제어 가능한
메탈 구조물.The method of claim 3,
The rotation direction of the rotation current is controlled by adjusting the phase of the cosine wave current
Metal structure. 제 4 항에 있어서,
상기 회전 전류의 회전 방향과 전류량에 따라 상기 스커미온의 자화 방향이 상이하게 형성되는
메탈 구조물.5. The method of claim 4,
The magnetization direction of the skew temperature is formed differently according to the rotation direction and the amount of the current of the rotation current
Metal structure. 삭제delete 제 1 항에 있어서,
상기 헤비메탈층은 시드 층(seed layer)인
메탈 구조물.The method according to claim 1,
The heavy metal layer may be a seed layer
Metal structure. 제 1 항에 있어서,
상기 자성층은,
합금계 자성체 또는 호이슬러 합금계 자성체 중 어느 하나인
메탈 구조물.The method according to claim 1,
The magnetic layer
Alloy-based magnetic material or a Hoistler alloy-based magnetic material
Metal structure. 제 1 항에 있어서,
상기 헤비메탈층은,
플래티넘, 탄탈, 이리듐, 하프늄, 텅스텐, 팔라듐 중 적어도 하나를 포함하는
메탈 구조물.The method according to claim 1,
The heavy metal layer
Including at least one of platinum, tantalum, iridium, hafnium, tungsten, palladium,
Metal structure. 삭제delete 제 1 항에 있어서,
상기 헤비메탈층은,
단일층 구조 또는 다층 구조인
메탈 구조물.The method according to claim 1,
The heavy metal layer
A single layer structure or a multi-layer structure
Metal structure. 베이스 상에 제1 도선과, 상기 제1 도선과 수직 방향으로 교차되어 배치되는 제2 도선을 포함하고, 상기 제1 도선과 상기 제2 도선에게 인가되는 전류의 방향에 기초하여 스커미온(Skyrmion)이 형성되도록 하는 헤비메탈층을 형성하는 단계;
상기 헤비메탈층 상의 상기 제1 도선과 상기 제2 도선의 교차 지점에 자성층을 형성하는 단계; 및
상기 제1 도선과 상기 제2 도선에 전류를 인가하여 상기 자성층 상에 상기 스커미온을 형성하는 단계를 포함하고,
상기 스커미온은 상기 헤비메탈층과 상기 자성층 간의 접합 계면에서 발생되는 DMI(interfacial Dzyaloshinskii Moriya Inter action)에 의해 형성되는
메탈 구조물 내 스커미온 형성 방법.A first conductor on the base and a second conductor arranged in a direction perpendicular to the first conductor, wherein a skyrion is formed on the basis of a direction of a current applied to the first conductor and the second conductor, Forming a heavymetal layer on the substrate;
Forming a magnetic layer at a point of intersection of the first conductor and the second conductor on the heavy metal layer; And
And applying current to the first conductor and the second conductor to form the skirmish on the magnetic layer,
The skirmon is formed by interfacial Dzyaloshinskii Moriya inter action (DMI) generated at the junction interface between the heavy metal layer and the magnetic layer
METHOD FOR FORMATION OF SKYMIONE IN METAL STRUCTURES. 제 12 항에 있어서,
상기 스커미온을 형성하는 단계는,
상기 제1 도선에 사인파 전류를 인가하는 단계; 및
상기 제2 도선에 코사인파 전류를 인가하는 단계를 포함하는
메탈 구조물 내 스커미온 형성 방법.13. The method of claim 12,
The step of forming the skirmon comprises:
Applying a sinusoidal current to the first conductor; And
And applying a cosine wave current to the second conductor
METHOD FOR FORMATION OF SKYMIONE IN METAL STRUCTURES. 제 13 항에 있어서,
상기 스커미온을 형성하는 단계는,
상기 사인파 전류와 상기 코사인파 전류의 인가에 의해 회전 전류가 상기 자성층 상에 인가되는 것을 포함하는
메탈 구조물 내 스커미온 형성 방법.14. The method of claim 13,
The step of forming the skirmon comprises:
And a rotation current is applied on the magnetic layer by application of the sinusoidal current and the cosine wave current
METHOD FOR FORMATION OF SKYMIONE IN METAL STRUCTURES. 제 14 항에 있어서,
상기 스커미온을 형성하는 단계는,
상기 코사인파 전류의 위상을 조절하여 상기 회전 전류의 회전 방향을 제어하는 것을 포함하는
메탈 구조물 내 스커미온 형성 방법.15. The method of claim 14,
The step of forming the skirmon comprises:
And controlling the rotation direction of the rotation current by adjusting the phase of the cosine wave current
METHOD FOR FORMATION OF SKYMIONE IN METAL STRUCTURES. 제 15 항에 있어서,
상기 회전 전류의 회전 방향과 전류량에 따라 상기 스커미온의 자화 방향이 상이하게 형성되는
메탈 구조물 내 스커미온 형성 방법.16. The method of claim 15,
The magnetization direction of the skew temperature is formed differently according to the rotation direction and the amount of the current of the rotation current
METHOD FOR FORMATION OF SKYMIONE IN METAL STRUCTURES. 제 16 항에 있어서,
상기 자화 방향은 상기 헤비메탈층과 상기 자성층 순으로 적층된 적층 방향과 평행하며,
상기 회전 전류의 회전 방향과 상기 전류량에 따라 상기 자화 방향은 상기 적층 방향 또는 상기 적층 방향의 반대 방향으로 결정되는
메탈 구조물 내 스커미온 형성 방법.17. The method of claim 16,
Wherein the magnetization direction is parallel to a lamination direction stacked in the order of the heavy metal layer and the magnetic layer,
The magnetization direction is determined to be the direction opposite to the stacking direction or the stacking direction in accordance with the rotation direction of the rotation current and the amount of the current
METHOD FOR FORMATION OF SKYMIONE IN METAL STRUCTURES. 제 12 항에 있어서,
상기 자성층은,
계면 DMI를 이용하는 단일층 구조인
메탈 구조물 내 스커미온 형성 방법.13. The method of claim 12,
The magnetic layer
A single-layer structure using interfacial DMI
METHOD FOR FORMATION OF SKYMIONE IN METAL STRUCTURES. 삭제delete 제 12 항에 있어서,
상기 헤비메탈층은,
단일층 구조 또는 다층 구조인
메탈 구조물 내 스커미온 형성 방법.13. The method of claim 12,
The heavy metal layer
A single layer structure or a multi-layer structure
METHOD FOR FORMATION OF SKYMIONE IN METAL STRUCTURES. 제 12 항에 있어서,
상기 자성층은,
합금계 자성체 또는 호이슬러 합금계 자성체 중 어느 하나인
메탈 구조물 내 스커미온 형성 방법.13. The method of claim 12,
The magnetic layer
Alloy-based magnetic material or a Hoistler alloy-based magnetic material
METHOD FOR FORMATION OF SKYMIONE IN METAL STRUCTURES. 제 12 항에 있어서,
상기 헤비메탈층은,
플래티넘, 탄탈, 이리듐, 하프늄, 텅스텐, 팔라듐 중 적어도 하나를 포함하는
메탈 구조물 내 스커미온 형성 방법.13. The method of claim 12,
The heavy metal layer
Including at least one of platinum, tantalum, iridium, hafnium, tungsten, palladium,
METHOD FOR FORMATION OF SKYMIONE IN METAL STRUCTURES.
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