[로이슈 전여송 기자] 한국연구재단은 고려대학교 김영근 교수 연구팀이 β-텅스텐-티타늄 합금 기반 이종접합 구조를 설계하고 이를 박막 소자로 제작해 스핀 궤도 토크 구동 효율을 높이는 소재·소자 기술을 개발했다고 25일 밝혔다.

연구팀은 β-텅스텐에 티타늄을 소량 첨가한 β-W-Ti 합금을 설계하고, 이론 계산을 통해 특정 티타늄 조성에 따른 스핀홀 전도도를 예측했다. 이후 박막 소자를 제작해 실험한 결과, 약 11.5% 조성에서 감쇠형 스핀-궤도 토크 효율 0.54를 기록해 기존 β-텅스텐 대비 약 1.8배 향상된 수치를 확인했다. 자화 방향을 전환하는 데 필요한 임계 전류밀도도 기존 대비 절반 수준으로 감소한 것으로 나타났다.

해당 소자는 영하 55도에서 영상 150도까지의 온도 범위에서 안정적인 스위칭 동작을 보였으며, 반복 구동 시험을 통해 동작 신뢰성을 확인했다. 연구 성과는 과학기술정보통신부와 한국연구재단이 추진하는 국가반도체연구실지원핵심기술개발사업의 지원으로 수행됐다.

연구 결과는 2025년 2월 재료·표면공학 분야 국제학술지 어플라이드 서피스 사이언스에 게재됐으며, 2024년 국내와 미국·일본·유럽에 특허를 출원했고 국내 특허는 2025년 10월 21일 등록됐다.

김영근 교수는 “합금 설계를 통해 스핀 전류 발생 효율을 개선하고 저전력 구동과 온도 안정성을 동시에 확인했다”고 말했다.

전여송 로이슈(lawissue) 기자 arrive71@lawissue.co.kr