자기메모리는 자성체 자기모멘트의 방향으로 정보를 기록하는 방식으로써 지난 수십년간 자기테이프 (magnetic tape) 및 하드디스크 (hard disk drive) 형태로 정보 저장 기술을 주도하였다. 1990년대~2000년대에 진보된 기술로써 터널자기저항 (tunneling magnetoresistance)과 스핀전달토크 (spin-transfer torque) 현상이 연구되었고, 이를 통하여 새로운 방식의 메모리인 magnetic random access memory (MRAM)이 개발되었다.

최근에 주요 반도체 회사들이 MRAM을 embedded type 형태로 상용화에 성공하였으나 응용성의 확장을 위해서는 동작속도의 증가 및 동작전력의 감소가 필요하다. 현재 MRAM의 동작 성능은 자성체의 물질 상수에 의해 결정되고, 이 물질 상수는 조절의 여지가 거의 없다. 따라서 현수준의 동작 한계를 넘어서기 위해서는 일반적인 자성 물질을 벗어난 새로운 물질계에 대한 연구가 필요하다.

본 연구에서는 자기 상변화 (phase transition) 물질을 이용한 MRAM을 개발하고자 한다. 1차형 자기 상변화 또는 비평상 자기 상변화 현상은 매우 짧은 시간 (10^-12 초) 동안에 급격한 스핀 엔트로피 변화를 동반한다. 본 연구진은 이러한 초고속 자기 상변화 현상과 스핀 전류 사이의 상호 작용의 원리를 규명하고 이를 이용한 새로운 방식의 초저전력 MRAM 동작을 구현하고자 한다.

그림. 스핀밀도 (spin density), 온도 (temperature), 압력 (stress)와 자기 상변화 (phase transition) 사이의 상관관계 개념도