반강자성체는 피코초의 빠른 스핀동작 속도로 인해 강자성체보다 약 100배 빠른 정보 처리가 가능한 소자제작이 가능하다. 또한 외부자기장에 둔감하여 자기소자에 저장된 정보의 안정성이 아주 높습니다. 뿐만 아니라 표류자기장)이 없으므로 비트를 구성하는 단위소자사이 상호작용이 없어 분자스케일의 소자를 설계할 수 있습니다. 반면에 Néel vector에 의한 이방성 자기저항이나 스핀홀 자기저항 등의 1%미만의 낮은 저항비로 인해 실제소자에 적용하는 것은 거의 불가능합니다. 이에 반해, 반쪽금속(HM)은 한 방향의 스핀(up)만 금속성을 갖고 다른 방향의 스핀(down)은 절연성을 갖는 흥미로운 물체로서 100% 스핀분극 전류가 생성되며, 반쪽금속 반강자성체(HM-AFM)는 순수 자기모멘트가 없지만 전자는 100% 스핀분극되어 스핀트로닉스 소자에 이상적인 물질이 될 수 있습니다. 스핀분극으로 인해 HM-AFM은 이론적으로는 강자성체로 구현할 수 있는 스핀 전달 토크, 스핀 펌핑, 거대자기저항 등도 모두 가능하다고 알려져 있습니다. HM-AFM물질의 구현은 지금까지 제안된 스핀트로닉스의 한계를 뛰어넘는 성능과 새로운 개념의 소자를 가능하게 할 수 있습니다.

HM-AFM은 다양한 자기 소자에 응용이 가능한데 그 중에서 지능형 메모리 개발에 있어 뇌세포의 구성요소 중 하나인 시냅스의 기능을 모사할 수 있는 자기 시냅스소자를 개발에 중요한 역할을 할 수 있습니다. 아날로그 신호를 처리할 수 있는 멤리스터는 시냅스 특성을 모방할 수 있어, 다양한 형태의 멤리스터가 연구되고 있습니다. 그 중 반강자성체 기반 멤리스터는 빠른 속도, 신뢰도 등에서 다른 멤리스터들에 비해 우수한 특성을 가지고 있습니다. 그러나, 멤리스터 특성의 가장 중요한 요소인 낮은 on-off 신호, 비선형성 등의 문제점이 있어왔습니다. 이에 HM-AFM은 높은 스핀 분극을 가지면서도 반강자성체 특성에 의해 인접 구역(domain)과의 상호작용이 없으므로, 기존 반강자성체 기반 멤리스터의 단점을 극복한 시냅스소자 구현이 가능합니다.

본 연구팀에서는 기존에 합성이 불가능했던 HM-AFM을 실험적으로 합성하여 물질의 물성을 명확하게 규명하고, 여러가지 HM-AFM성질을 띠는 후보물질을 제일원리계산을 통하여 탐색하여 상온천이온도를 가지는 소재를 확보하고자 합니다. HM-AFM박막을 이용하여 이종소재와의 접합소자를 설계 및 제조함으로써 기존의 자성체로는 구현할 수 없었던 신뢰성이 높고 초고속작동이 가능한 나노미터 크기의 자기시냅스소자를 설계하고 제조하고 분석합니다.