재공실 실험3 결보 - Landau-Lifshitz-Gilbert(LLG) 식을 이용한 자기거동분석

목차

1-1. MRAM의 원리
1-2. MRAM 장점
1-3. MRAM 단점

2-1. STT-MRAM 원리
2-2. STT-MRAM의 장점
2-3. STT-MRAM 단점

본문내용

STT가 발견되기 전까지 자화를 조작하기 위한 유일한 수단은 자기장을 이용하는 것이었고, 자기장은 도선을 흐르는 전류로부터 얻어진다. 기존의 MRAM은 그림 1의 개략도와 같이, 직교하는 두 도선에서 발생하는 자기장으로 자성층의 자화 방향을 바꾸어 정보를 기록한다. 이때, 정보가 기록되는 소자는 자유층/터널배리어/고정층/반자성층으로 이루어진 자기터널접합(Magnetic Tunnel Junction)이라고 하는 구조이다. 자기터널접합에서도 GMR과 마찬가지로, 비자성층인 터널배리어에 인접한 두 자성층, 자유층과 고정층의 상대적인 자화방향에 따라 저항이 높고 낮은 것을 이용하여 정보를 저장한다. 고정층의 자화는, 접해있는 반자성층과의 교환상호작용 때문에 방향이 고정되어 있고, 쉽게 자화의 방향이 바뀌지 않는다. 따라서 자기장이 가해지면 자유층의 자화 방향만 바뀌게 된다. 즉, 자유층의 자화를 스위칭시켜서, 두 자성층의 자화 방향이 평행하여 저항이 작은 상태와 반평행하여 저항이 큰 상태를 각각 0과 1로 정하여 정보를 저장한다.
<그림1. MRAM의 개략도>

1-2. MRAM 장점
DRAM이 가지는 고집적성과 SRAM이 가지는 고속성 및 flash메모리가 가지는 비휘발성 등 각종 메모리의 장점을 동시에 가지고 있기 때문에 차세대 메모리로 활발히 연구되고 있다.
-무한대의 기록 및 재생이 가능하다.
-방사능 내성이 강하다.
-기억부인 TMR소자가 트랜지스터보다 작기 때문에 DRAM보다 memory cell면적을 줄일 수 있다. 현존하는 Flash메모리는 수명의 한계가 있는 것에 반해 수명이 훨씬 긴 장점을 가진다.
-비휘발성이며, 속도가 빠르고, 소비전력이 적다. Flash memory는 속도가 느리고, 소비 전력이 많은 대신, 전원을 끊어도 자료가 사라지지 않는다. DRAM의 경우가 속도가 매우 빠르지만, 계속 전기를 공급해주어야 한다는 단점이 있다. MRAM은 DRAM과 달리 자성층의 방향이 한번 결정이 되면, 그 값을 계속 유지하므로, 비휘발성메모리로써 장점을 가지게 되며, 자성층 반전에 소요되는 시간이 ns단위이기 때문에 SRAM에 버금가는 속도를 지닐 수 있다.

참고 자료

차세대 자기저항메모리 MRAM기술의 특허동량분석(노수정, 이지성, 조지웅, 김도균, 김영근, 고려대학교 신소재공학부, 유양미, 하미영, 서주원 이디리서치)
스핀전달토크형 자기저항메모리 기술개발동향(김도균, 조지웅, 노수정, 김영근 고려대학교)
http://www.kps.or.kr/storage/webzineuploadfiles/1416article.pdf
http://www.kps.or.kr/storage/webzineuploadfiles/907article.pdf