KR102671872B1 - 자구벽이 형성된 메탈구조물 및 스커미온 생성 방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 반도체 소자에 적용 가능한 메탈 구조에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 강자성체 안에 존재하는 스커미온(Skyrmion)을 생성하거나, 제어하기 위한 메탈구조물 또는 방법에 관한 것이다.
본 명세서의 실시예에 따른 메탈구조물은, 헤비메탈층; 및 헤비메탈층 상에 배치되고, 자구벽(magnetic domain wall)을 포함하고, 상기 자구벽의 이동에 기반하여 스커미온(Skyrmion)이 생성되는 강자성층을 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 명세서의 실시예에 따른 메탈구조물은, 헤비메탈층; 및 헤비메탈층 상에 배치되고, 자구벽(magnetic domain wall)을 포함하고, 상기 자구벽의 이동에 기반하여 스커미온(Skyrmion)이 생성되는 강자성층을 포함하는 것을 특징으로 한다.
Description
본 발명은 반도체 소자에 적용 가능한 메탈 구조에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 강자성체 안에 존재하는 스커미온(Skyrmion)을 생성하거나, 제어하기 위한 메탈구조물 또는 방법에 관한 것이다.
반도체 집적회로의 고집적화, 고성능화에 따라서 새로운 미세 가공 기술이 지속적으로 개발되고 있다. 하지만 종래 반도체 소자에서는 집적도가 높아짐에 따라 게이트 산화막이 더 이상 절연막의 기능을 하지 않게 되며, 집적도를 높이기 위해 배선의 폭을 줄이는 경우 배선의 합선으로 인해 배선의 단락이 발생하게 된다. 이와 같이 종래의 반도체 소자에서는 전류 밀도의 증가로 인한 구조적 제한이 있으며 집적도를 높이기 위한 한계가 있다.
더 나아가 소모 전력의 급격한 증대에 따른 열문제, 정보처리 속도의 정체, 제조장비 및 공정비용의 급격한 증가 같은 한계에도 봉착하게 됨으로써, 실리콘 기반의 기존 소자 개념을 탈피한 새로운 개념 및 접근 방법이 시도되고 있다.
일 예로서 스커미온 기반 자기 메모리 소자에 관한 연구를 들 수 있다.
도 1은 스커미온을 이용하여 정보 판독을 수행하는 종래의 기술을 개략적으로 도시하는 도면이다.
스커미온은 스핀(Spin)이 소용돌이 모양의 나선형으로 배열된 입자 형태의 스핀 구조체이며, 메모리 소자 속에서 펄스 전압의 높은 레벨을 1, 낮은 레벨을 0로 설정한 디지털 부호에 대응시켜 논리 연산을 수행하도록 설계할 수 있다.
구체적으로 도 1의 a를 참조하면 스커미온(1)이 정보 저장의 기본단위(bit)의 역할을 수행할 수 있으며, 스커미온(1)의 이동을 통해 도 1의 b와 같이 판독기(3)를 지나게 되는 순간 논리 소자 bit 의 값을 1로 판독하여 자기 메모리 소자로서 기능하게 할 수 있다.
그러나 스커미온은 비대칭 교환 또는 Dzyaloshinskii-Moriya interaction (DMI) 작용이 강하게 나타나는 일부 물질에서만 생성되며, 이러한 DMI 작용이 있다 하더라도 물질의 물성이나 구조를 제어하지 않고서는 스커미온을 생성하기 위한 기술적인 한계가 있다는 단점이 있다.
이에 상대적으로 간단한 구조와 그 제조 방법을 제공하고자 한다.
본 명세서의 실시 예는 상술한 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로 스커미온 생성을 위한 자구벽이 형성된 메탈구조물 및 스커미온 생성 방법을 제안하고자 한다.
상술한 과제를 달성하기 위한 메탈구조물은, 헤비메탈층; 및 헤비메탈층 상에 배치되고, 자구벽(magnetic domain wall)을 포함하고, 상기 자구벽의 이동에 기반하여 스커미온(Skyrmion)이 생성되는 강자성층을 포함하는 것을 특징으로 한다.
상술한 과제를 달성하기 위한 상기 스커미온을 생성하는 방법은, 상기 강자성층에 자구벽을 생성하는 단계; 상기 메탈구조물에 포함된 상기 자구벽을 이동시키는 단계; 및 상기 자구벽의 이동에 기반하여 스커미온을 생성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 실시 예에 따르면 상대적으로 간단한 구조를 이용하여 스커미온을 생성할 수 있다.
본 발명의 또 다른 실시 예에 따르면 스커미온의 생성 개수를 제어할 수 있다.
본 발명의 또 다른 실시 예에 따르면 스커미온의 위치를 제어할 수 있다.
도 1은 스커미온을 이용하여 정보 판독을 수행하는 종래의 기술을 개략적으로 도시하는 도면이다.
도 2는 스커미온 생성을 위한 메탈구조물을 나타내는 도면이다.
도 3a 및 도 3b는 본 발명의 실시 예에 따른 스커미온 생성 장치가 메탈구조물에 자구벽을 생성하고, 스커미온을 생성하는 주요 과정을 나타내는 도면이다.
도 4a 및 도 4b는 본 발명의 실시 예에 따른 스커미온 생성 장치가 메탈구조물에 펄스 자기장을 인가하여 생성 스커미온의 개수를 제어하는 주요 과정을 나타내는 도면이다.
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 스커미온 생성 장치의 스커미온 생성 방법을 나타내는 순서도이다.
도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 스커미온 생성 장치가 자구벽을 이동시키고 생성을 제어하는 과정을 나타내는 도면이다.
도 7은 본 발명의 스커미온 생성 장치의 블록 구성을 나타내는 블록도이다.
도 2는 스커미온 생성을 위한 메탈구조물을 나타내는 도면이다.
도 3a 및 도 3b는 본 발명의 실시 예에 따른 스커미온 생성 장치가 메탈구조물에 자구벽을 생성하고, 스커미온을 생성하는 주요 과정을 나타내는 도면이다.
도 4a 및 도 4b는 본 발명의 실시 예에 따른 스커미온 생성 장치가 메탈구조물에 펄스 자기장을 인가하여 생성 스커미온의 개수를 제어하는 주요 과정을 나타내는 도면이다.
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 스커미온 생성 장치의 스커미온 생성 방법을 나타내는 순서도이다.
도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 스커미온 생성 장치가 자구벽을 이동시키고 생성을 제어하는 과정을 나타내는 도면이다.
도 7은 본 발명의 스커미온 생성 장치의 블록 구성을 나타내는 블록도이다.
본 발명은 다양한 변환을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 본 발명의 효과 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 다양한 형태로 구현될 수 있다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들을 상세히 설명하기로 하며, 도면을 참조하여 설명할 때 동일하거나 대응하는 구성 요소는 동일한 도면부호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.
이하의 실시예에서, 제1, 제2 등의 용어는 한정적인 의미가 아니라 하나의 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하는 목적으로 사용되었다.
이하의 실시예에서, 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.
이하의 실시예에서, 포함하다 또는 가지다 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 또는 구성요소가 존재함을 의미하는 것이고, 하나 이상의 다른 특징들 또는 구성요소가 부가될 가능성을 미리 배제하는 것은 아니다.
도면에서는 설명의 편의를 위하여 구성 요소들이 그 크기가 과장 또는 축소될 수 있다. 예컨대, 도면에서 나타난 각 구성의 크기 및 두께는 설명의 편의를 위해 임의로 나타내었으므로, 본 발명이 반드시 도시된 바에 한정되지 않는다.
하기에서 본 개시를 설명함에 있어 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 개시의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략할 것이다.
도 2는 스커미온 생성을 위한 메탈구조물을를 나타내는 도면이다.
도 2의 스커미온 생성을 위한 메탈구조물은는 헤비메탈층(23)과 강자성층(21)으로 이루어져 있다.
강자성층(21)은 외부에서 강한 자기장을 걸어주었을 때 그 자기장의 방향으로 강하게 자화된 뒤 외부 자기장이 사라져도 자화가 남아있는 물질로서, 구체적으로 수직 이방성을 가지는 CoFe, CoFeB 등과 같은 합금계 자성체 또는 Co2FeSi, Co2MnSi 등과 같은 호이슬러 합금계 자성체 등이 사용될 수 있다.
이와 같은 강자성층(21)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) 구조로서 계면(interfacial) Dzyaloshinskii-Moriya interaction (DMI)를 위한 단일층로 이루어지거나 또는 다층 구조로 형성될 수 있다. 또한 계면 DMI를 이용하는 경우일 때, 강자성층(21)은 단일층 구조로서 그 두께가, 예컨대 수Å 내지 수㎚의 범위로 될 수 있고, 그 선폭이, 예컨대 수십㎚ 내지 수㎛의 범위로 될 수 있다.
헤비메탈층(23)으로는 예컨대 플래티넘, 탄탈, 이리듐, 탄탈륨, 하프늄, 텅스텐, 팔라듐 중 어느 하나 혹은 둘 이상의 혼합물이 사용될 수 있으며, 예컨대 스퍼터링, MBE, ALD, PLD 전자 빔 이베퍼레이터 등과 같은 공정을 통해 단일층 구조 또는 다층 구조로 형성될 수 있다. 여기에서, 헤비메탈층(23)의 두께는, 예컨대 수㎚ 내지 수십㎚의 범위가 될 수 있으며, 그 선폭은, 예컨대 수십㎚ 내지 수㎛의 범위가 될 수 있다.
본 발명의 메탈 구조체는 종래의 DMI 작용이 강하게 나타내는 경우보다 물성의 제약이 적을 수 있으며, 후술하는 바와 같이 자구벽과 자구벽의 이동에 기반하여 스커미온(Skyrmion)이 생성될 수 있다.
도 3a 및 도 3b는 본 발명의 실시 예에 따른 스커미온 생성 장치가 메탈구조물에 자구벽을 생성하고, 스커미온을 생성하는 주요 과정을 나타내는 도면이다. 이러한 메탈구조물은 강자성층에 자구벽(magnetic domain wall)을 생성할 수 있다. 구체적으로 강자성층에서는 여러 방향의 자화 구역들로 나누어진다. 이와 같은 자화 구역을 자구(magnetic domain)라고 하며, 자구와 자구의 경계를 자구벽(magnetic domain wall)이라고 할 수 있다.
도 3a를 참고하면 메탈구조물은 강자성층 상의 제1 부분(31)에 제1 방향의 자화를 형성하고, 제2 부분(33)에 제2 방향의 자화를 형성할 수 있다. 예를 들면 제1 부분(31)의 제1 방향의 자화의 방향은 up 방향이고, 제2 부분(33)의 제2 방향의 자화의 방향은 down일 수 있다.
이와 같은 강자성층이 자화를 형성하기 위해 외부 자기장을 인가하는 방식 등을 통해 강자성체에 방향을 달리하는 복수개의 자구를 생성할 수 있다.
이에 따라 제1 부분(31)과 제2 부분(33)을 각각 자구를 형성하게 되며, 자구의 경계로서 자구벽(35)이 생성되게 된다.
강자성층 상에 자구벽이 형성된 상태에서 특정 방향으로 자기장 또는 전류를 인가하면, 특정 자구의 영역이 확대되어 자구벽(35)이 이동하는 것과 같은 효과가 발생할 수 있다.
구체적으로 도 3b를 참고하면 제1 방향 또는 up 방향으로 자기장을 인가하면 제1 부분(31) 자구의 영역이 확장되면서 자구벽(35)이 이동하게 되며, 더 강한 자기장을 인가할수록 자구벽(35)의 이동 속도가 빨라질 수 있다.
자구벽(35)이 특정 속도를 넘으면, 워커붕괴현상(walker breakdown)이라는 자구벽 변형 현상이 발생하게 된다.
일반적인 강자성체의 경우 워커붕괴현상이 발생한 이후에는 자구벽의 변형이 발생하고 자구벽 이동 속도가 제한된다.
하지만 워커붕괴현상이 발생한 이후에 더 강한 자기장을 DMI 작용이 나타날 수 있는 메탈구조물에 인가하게되면 자구벽(35)에서 스커미온(1)이 생성될 수 있다.
결과적으로 스커미온(1)은 자구벽(35)이 형성되고, DMI 작용이 나타날 수 있는 메탈구조물에 임계값 이상의 자기장 또는 전류를 인가하여 생성될 수 있다.
메탈구조물에 임계값 이상의 자기장 또는 전류를 인가하면 스커미온(1)을 생성할 수 있는바, 이하에서는 스커미온의 개수 조절 및 제어 방법에 관하여 후술하도록 한다.
도 4a 및 도 4b는 본 발명의 실시 예에 따른 메탈구조물에 펄스 자기장을 인가하여 생성되는 스커미온의 개수를 제어하는 주요 과정을 나타내는 도면이다. 특히 도 4b에서의 자구벽은 메탈구조물 내에서 이동하고 있으나, 자구벽을 중심으로 도시된 것이다.
자구벽이 형성되고, DMI 작용이 나타날 수 있는 메탈구조물에 펄스 자기장을 인가하여 생성되는 스커미온의 개수를 제어할 수 있다. 구체적으로 도 4a에 메탈구조물에 펄스 자기장의 최대 값이 임계값 이상인 자기장을 인가하면, 자구벽이 자기장의 방향 및 세기에 따라 이동속도가 달라질 수 있고, 도 4b와 같이 자구벽을 중심으로 스커미온이 생성되거나 생성되지 않을 수 있다. 예컨대 생성된 스커미온을 확인 하고 개수를 제한하는 방식을 이용하여 스커미온의 개수를 제한할 수 있다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따르면 메탈구조물에 펄스 전류의 최대 값이 임계값 이상인 전류를 인가되는 경우, 생성되는 스커미온의 개수를 제어할 수 있다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따르면 스커미온은 메탈구조물에 임계값 이상의 자기장 또는 임계값 이상의 전류를 인가하여 자구벽을 제1 방향으로 이동시켜 생성되고, 스커미온은 메탈구조물에 임계값 이하의 자기장 또는 임계값 이하의 전류를 인가하여 자구벽을 제1 방향과 반대인 제2 방향으로 이동시켜 제2 방향으로 이동될 수 있다. 이러한 방법을 통해 메탈구조물의 길이와 무관하게 스커미온의 개수를 제어할 수 있다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따르면 스커미온은 메탈구조물에 임계값 이상의 일방향 방향의 자기장 또는 임계값 이상의 일방향의 전류를 인가하여 자구벽을 제1 방향으로 이동시켜 생성되고, 스커미온은 메탈구조물에 임계값 이상의 타방향 자기장 또는 임계값 이상의 타방향 전류를 인가하여 자구벽을 제1 방향과 반대인 제2 방향으로 이동시켜 생성될 수 있다. 이러한 방법을 통해 메탈구조물의 길이와 무관하게 스커미온의 개수를 제어할 수 있다.
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 스커미온 생성 장치의 스커미온 생성 방법을 나타내는 순서도이다.
스커미온 생성 장치는 S101 단계에서, 헤비메탈층 및 강자성층을 포함하는 메탈구조물에 포함된 강자성층에 자구벽(magnetic domain wall)을 생성할 수 있다. 스커미온 생성 장치는 S101 단계에서, 강자성층의 제1 부분에 제1 방향의 자화를 형성하고, 강자성층의 제2 부분에 제2 방향의 자화를 형성하여 자구벽을 생성할 수 있다. 예를 들면 스커미온 생성 장치는 강자성층의 제1 부분에 up 방향의 자기장을 인가하거나, 전류를 인가하여 up 방향의 자화를 형성시켜 제1 부분에 up 방향의 자화를 형성할 수 있다. 또한 스커미온 생성 장치는 강자성층의 제2 부분에 down 방향의 자기장을 인가하거나, 전류를 인가하여 down 방향의 자화를 형성시켜 제2 부분에 down 방향의 자화를 형성할 수 있다.
스커미온 생성 장치는 S103 단계에서, 메탈구조물에 포함된 자구벽을 이동시킬 수 있다. 구체적으로 스커미온 생성 장치는 자기장 또는 전류를 인가하여, 메탈구조물에 포함된 자구벽을 이동시킬 수 있다.
스커미온 생성 장치가 메탈구조물에 자기장을 인가하는 경우, 메탈구조물에서의 수직 방향으로 자기장을 인가하여 자구벽을 이동시킬 수 있다.
스커미온 생성 장치가 메탈구조물에 전류를 인가하는 경우, 메탈구조물에서의 수평 방향으로 전류를 인가하여 자구벽을 이동시킬 수 있다.
스커미온 생성 장치는 S105 단계에서, 메탈구조물에 포함된 자구벽의 이동에 기반하여 스커미온을 생성할 수 있다. 예컨대 스커미온 생성 장치는 메탈구조물 내에서의 자구벽의 이동 속도가 임계값 이상이 되도록 하여 스커미온을 생성할 수 있다. 또한 스커미온 생성 장치는 메탈구조물에 임계값 이상의 자기장 또는 임계값 이상의 전류를 인가하고, 자구벽에서 스커미온을 생성할 수 있다.
본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 스커미온 생성 장치는 S105 단계에서, 스커미온의 생성 개수를 제어할 수 있다. 메탈구조물에 자기장을 펄스 신호로 인가하는 경우, 펄스 신호에 기반하여 스커미온의 생성 개수를 제어할 수 있다. 구체적으로 펄스 신호의 자기장의 최대 세기가 임계값 이상인 경우 스커미온의 생성 개수를 제어할 수 있다.
또한 메탈구조물에 전류를 펄스 신호로 인가하는 경우, 펄스 신호에 기반하여 스커미온의 생성 개수를 제어할 수 있다. 구체적으로 펄스 신호의 전류의 최대 세기가 임계값 이상인 경우 스커미온의 생성 개수를 제어할 수 있다.
도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 스커미온 생성 장치가 자구벽을 이동시키고 생성을 제어하는 과정을 나타내는 도면이다. 도 6은 도 5에서의 S103 또는 S105과 대응될 수 있다.
스커미온 생성 장치는 S201 단계에서, 헤비메탈층 및 강자성층을 포함하고, 자구벽이 형성된 메탈구조물에 자기장 또는 전류를 인가할 수 있다.
스커미온 생성 장치는 S203 단계에서, 자구벽을 제1 방향으로 이동시켜 제1 스커미온을 생성할 수 있다. 구체적으로 스커미온 생성 장치는 메탈구조물 내에서의 자구벽의 제1 방향 이동 속도가 임계값 이상이 되도록 하여 스커미온을 생성할 수 있다. 또한 스커미온 생성 장치는 메탈구조물에 임계값 이상의 자기장 또는 임계값 이상의 전류를 인가하고, 자구벽에서 스커미온을 생성할 수 있다.
스커미온 생성 장치는 S205 단계에서, 자구벽을 제1 방향과 반대 방향인 제2 방향으로 이동시켜 제1 스커미온을 제2 방향으로 이동시킬 수 있다. 구체적으로 스커미온 생성 장치는 메탈구조물 내에서의 자구벽의 제2 방향 이동 속도가 임계값 이하가 되도록 하여 S203 단계에서 생성된 제1 스커미온을 제2 방향으로 이동시킬 수 있다. 또한 스커미온 생성 장치는 메탈구조물에 임계값 이하의 자기장 또는 임계값 이하의 전류를 인가하고, 자구벽을 제2 방향으로 이동시킬 수 있다.
스커미온 생성 장치는 S207 단계에서, 제1 방향으로 이동시켜 제2 스커미온을 생성할 수 있다. 구체적으로 스커미온 생성 장치는 메탈구조물 내에서의 자구벽의 제1 방향 이동 속도가 임계값 이상이 되도록 하여 스커미온을 생성할 수 있다. 또한 스커미온 생성 장치는 메탈구조물에 임계값 이상의 자기장 또는 임계값 이상의 전류를 인가하고, 자구벽에서 스커미온을 생성할 수 있다.
스커미온 생성 장치는 자구벽을 제1 방향으로 이동시켜 스커미온을 생성하고, 제2 방향으로 이동시켜 스커미온의 이동 방향을 제어하고 생성된 스커미온을 타 메탈구조물로 이동시킬 수 있다. 이후 다시 제1 방향으로 이동시켜 스커미온을 생성하고 일련의 과정을 반복할 수 있다.
나아가 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 스커미온 생성 장치는 S205 단계에서, 자구벽을 제1 방향과 반대 방향인 제2 방향으로 이동시켜 제2 스커미온을 생성할 수 있다. 구체적으로 스커미온 생성 장치는 메탈구조물 내에서의 자구벽의 제2 방향 이동 속도가 임계값 이상이 되도록 하여 제2 스커미온을 생성할 수 있다. 또한 스커미온 생성 장치는 메탈구조물에 임계값 이상의 자기장 또는 임계값 이상의 전류를 인가하고, 자구벽에서 스커미온을 생성할 수 있다.
도 7은 본 발명의 스커미온 생성 장치의 블록 구성을 나타내는 블록도이다. 스커미온 생성 장치 (700)는 프로세서(710), 스커미온 생성부(720)를 포함하는 것으로 도시하였으나 반드시 이에 한정되는 것이 아니다. 예를 들면 프로세서(710), 스커미온 생성부(720)는 물리적으로 독립한 구성일 수 있다.
프로세서(710)는 스커미온 생성 장치 (700)를 전반적으로 제어하기 위한 구성일 수 있다. 구체적으로 프로세서(710)는 CPU, 램(RAM), 롬(ROM), 시스템 버스 등을 포함할 수 있다. 프로세서(710)는 단일 CPU 또는 복수의 CPU(또는 DSP, SoC)로 구현될 수 있다. 일 실시예로, 프로세서(710)는 디지털 신호를 처리하는 디지털 시그널 프로세서(digital signal processor(DSP), 마이크로프로세서(microprocessor), TCON(Time controller)으로 구현될 수 있다.
스커미온 생성부(720)는 메탈구조물, 자기장 인가부, 전류 인가부를 포함할 수 있다. 메탈구조물은 강자성층 및 헤비메탈층을 포함하여 DMI 작용이 발생될 수 있고, 강자성층 상에서 자구벽을 형성하고, 스커미온을 생성할 수 있다. 자기장 인가부는 메탈구조물에 자기장을 인가하여, 자구벽을 형성하거나 자구벽을 이동시킬 수 있다. 전류 인가부는 메탈구조물에 전류를 인가하여, 자구벽을 형성하거나 자구벽을 이동시킬 수 있다.
한편, 본 명세서와 도면에는 본 발명의 바람직한 실시 예에 대하여 게시하였으며, 비록 특정 용어들이 사용되었으나, 이는 단지 본 발명의 기술 내용을 쉽게 설명하고 발명의 이해를 돕기 위한 일반적인 의미에서 사용된 것이지, 본 발명의 범위를 한정하고자 하는 것은 아니다. 여기에 개시된 실시 예 외에도 본 발명의 기술적 사상에 바탕을 둔 다른 변형 예들이 실시 가능하다는 것은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 것이다.
1: 스커미온
21: 강자성층
3: 판독기
31: 제1 부분
33: 제2 부분
35: 자구벽
700: 스커미온 생성 장치
710: 프로세서
720: 스커미온 생성부
21: 강자성층
3: 판독기
31: 제1 부분
33: 제2 부분
35: 자구벽
700: 스커미온 생성 장치
710: 프로세서
720: 스커미온 생성부
Claims (11)
- 헤비메탈층; 및
헤비메탈층 상에 배치되고, 제1 부분에 제1 방향의 자화를 형성하고, 제2 부분에 제2 방향의 자화를 형성하여 생성된 자구벽(magnetic domain wall)을 포함하고, 상기 제1 부분에 대응하는 자화 구역 및 상기 제2 부분에 대응하는 자화 구역 중 적어도 하나의 자화 구역의 확장에 따른 상기 자구벽의 이동에 기반하여 스커미온(Skyrmion)이 생성되는 강자성층을 포함하는 메탈구조물. - 헤비메탈층 및 강자성층을 포함하는 메탈구조물을 이용하여 스커미온을 생성하는 방법에 있어서,
상기 강자성층의 제1 부분에 제1 방향의 자화를 형성하고, 상기 강자성층의 제2 부분에 제2 방향의 자화를 형성하여 상기 강자성층에 자구벽(magnetic domain wall)을 생성하는 단계;
상기 제1 부분에 대응하는 자화 구역 및 상기 제2 부분에 대응하는 자화 구역 중 적어도 하나의 자화 구역의 확장에 기반하여, 상기 메탈구조물에 포함된 상기 자구벽을 이동시키는 단계; 및
상기 자구벽의 이동에 기반하여 스커미온(Skyrmion)을 생성하는 단계를 포함하는 스커미온을 생성하는 방법. - 제2 항에 있어서,
상기 강자성층에 자구벽을 생성하는 단계는,
상기 강자성층의 제1 부분에 제1 방향의 자화를 형성하는 단계;
상기 강자성층의 제2 부분에 제2 방향의 자화를 형성하는 단계를 포함하는 스커미온을 생성하는 방법. - 제2 항에 있어서,
상기 자구벽의 이동에 기반하여 스커미온(Skyrmion)을 생성하는 단계는,
상기 자구벽의 이동 속도가 임계값 이상이 되도록 하는 단계를 포함하는 스커미온을 생성하는 방법. - 제2 항에 있어서,
상기 자구벽의 이동에 기반하여 상기 스커미온(Skyrmion)을 생성하는 단계는,
상기 자구벽을 제1 방향으로 이동시켜 스커미온을 생성하고,
상기 자구벽을 제2 방향으로 이동시켜 상기 스커미온을 제2 방향으로 이동시키는 단계를 포함하는 스커미온을 생성하는 방법. - 제2 항에 있어서,
상기 자구벽을 이동시키는 단계는,
상기 메탈구조물에 자기장을 인가하는 단계를 포함하는 스커미온을 생성하는 방법. - 제6 항에 있어서,
상기 메탈구조물에 상기 자기장을 인가하는 단계는,
상기 메탈구조물에서의 수직 방향으로 상기 자기장을 인가하는 단계를 포함하는 스커미온을 생성하는 방법. - 제6 항에 있어서,
상기 메탈구조물에 상기 자기장을 인가하는 단계는,
상기 자기장을 펄스 신호로 인가하는 단계; 및
상기 자구벽의 이동에 기반하여 스커미온의 생성하는 단계는,
상기 펄스 신호에 기반하여 상기 스커미온의 생성 개수를 제어하는 단계를 포함하는 스커미온을 생성하는 방법. - 제2 항에 있어서,
상기 자구벽을 이동시키는 단계는,
상기 메탈구조물에 전류를 인가하는 단계를 포함하는 스커미온을 생성하는 방법 - 제9 항에 있어서,
상기 메탈구조물에 상기 전류를 인가하는 단계는,
상기 메탈구조물에서의 수평 방향으로 상기 전류를 인가하는 단계를 포함하는 스커미온을 생성하는 방법 - 제9 항에 있어서,
상기 메탈구조물에 상기 전류를 인가하는 단계는,
상기 전류를 펄스 신호로 인가하는 단계; 및
상기 자구벽의 이동에 기반하여 스커미온의 생성하는 단계는,
상기 펄스 신호에 기반하여 상기 스커미온의 생성 개수를 제어하는 단계를 포함하는 스커미온을 생성하는 방법.
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