Issues

Search

Home > Issues > Search

스핀-궤도 토크 기반 자구벽 다수결 소자

한국자기학회지, Volume 31, Number 5, 31 Oct 2021, Pages 208-213
고산 (한국과학기술원 물리학과), 이근희 (한국과학기술원 물리학과), 김갑진 * (한국과학기술원 물리학과), 박병국 (한국과학기술원 신소재공학과)
Abstract
본 연구에서는 새로운 스핀 기반의 논리 소자인 자구벽 다수결 소자를 제안하였다. 수직 이방성을 가진 십자가 구조에 자구벽
을 형성시키고, 전류를 흘려주어 자구벽 이동 기반의 다수결 게이트를 구동하였으며, 이를 이용하여 논리곱 (AND), 논리합(OR),
부정 논리곱(NAND), 부정 논리합(NOR)의 논리 연산이 모두 가능함을 시뮬레이션을 통해 증명하였다. 제안된 논리소자는 실험
적으로도 검증하고자 하였으며, 이 때 물질특성인 잘로신스키-모리야 상호작용 및 전류에 의한 외르스테드 자기장이 소자 오작동
을 일으킬 수 있음을 발견하였다. 본 연구 결과는 자구벽 소자가 메모리뿐만 아니라 논리소자로도 사용 가능함을 보여주며, 따라
서 자구벽 이동 제어 기술이 프로세싱 인 메모리(processing-in-memory) 컴퓨팅의 핵심기술로 사용될 수 있음을 시사한다.

We propose a universal spintronic logic device based on the current-induced magnetic domain wall (DW) motion. The majority gating
operation is demonstrated by micromagnetic simulation using spin-orbit torque (SOT)-driven DW motion in Hall bar structures with
perpendicular magnetic anisotropy. The logic gates including AND, OR, NAND, NOR are demonstrated, indicating the universality of
DW majority gate. The simulation is partially confirmed by experiment, in which we found that the asymmetry in DW motion induced by
Dzyaloshinskii-Moriya interaction or local Oersted field can cause the device malfunction. Our result suggests that the DW motion can be
used not only in memory device but also in logic device, which could be useful in future processing-in-memory computing technology
Keywords: 스핀 논리 소자; 다수결 게이트; 자화 동역학; 자구벽; 스핀-궤도 토크; 잘로신스키-모리야 상호작용; spin logic device; majority gate; magnetization dynamics; magnetic domain wall; spin-orbit torque; Dzyaloshinskii Moriya interaction
DOI: https://doi.org/10.4283/JKMS.2021.31.5.208