자구벽 이동을 이용한 정보 저장 장치 및 그 제조방법 document_id A220623041320

1. 발명의 분야 본 발명은 정보 저장 장치 및 그 제조방법에 관한 것으로서, 보다 자세하게는 자구벽 이동을 이용한 정보 저장 장치 및 그 제조방법에 관한 것이다. 2. 관련 기술의 설명 일반적인 HDD(Hard disk drive)는 디스크 형태의 자기 기록 매체를 회전시키면서 그 위에 읽기/쓰기(reading/writing) 헤드를 부상시켜 정보를 읽고 쓰는 장치이다. 이러한 HDD는 100GB(gigabite) 이상의 많은 데이터를 저장할 수 있는 비휘발성 정보 저장 장치로서, 주로 컴퓨터의 주 저장 장치로 이용되어왔다. 그러나 HDD는 그 내부에 많은 수의 움직이는 기계 시스템을 포함한다. 이들은 HDD가 이동되거나 충격을 받으면 다양한 기계적인 고장(trouble)을 유발할 수 있고, 그러므로 HDD의 이동성(mobility) 및 신뢰성(reliability)을 저하시킨다. 또한, 상기 기계 시스템들은 HDD의 제조 복잡성과 제조 비용을 증가시키고, 소비 전력을 증가시키며, 소음을 유발한다. 특히, HDD를 소형화할 때 상기 제조 복잡성과 제조 비용의 증가 문제는 더욱 커진다. 이에, 최근에는 움직이는 기계 시스템을 포함하지 않으면서 HDD와 같이 대량의 데이터를 저장할 수 있는 새로운 저장 장치의 개발을 위한 연구가 이루어지고 있다. 상기 새로운 저장 장치의 일례로, 자성 물질의 자구벽(magnetic domain wall) 이동 원리를 이용한 정보 저장 장치가 제안되었다. 자성체를 구성하는 자기적인 미소영역을 자기 구역(magnetic domain ; 이하, 자구라 함)이라 한다. 이러한 자구 내에서는 전자의 자전, 즉 자기 모멘트의 방향이 동일하다. 자구의 크기 및 자화 방향은 자성 재료의 물성, 모양, 크기 및 외부의 에너지에 의해 적절히 제어될 수 있다. 자구벽(magnetic domain wall)은 서로 다른 자화 방향을 갖는 자구들의 경계 부분이고, 자성 재료에 인가되는 전류 또는 자기장에 의해 이동될 수 있다. 상기 자구벽의 이동 원리를 정보 저장 장치에 적용하면, 자구벽 이동에 의해 자구들이 고정된 읽기/쓰기 헤드를 통과하도록 함으로써, 기록 매체의 회전 없이 읽기/쓰기가 가능하다. 이러한 자구벽 이동 원리가 적용된 정보 저장 장치는 대량의 데이터를 저장할 수 있으면서도 움직이는 기계 시스템을 포함하지 않아 이동성(mobility) 및 신뢰성(reliability)이 우수하고, 제조가 용이하며, 소비 전력이 적다는 이점이 있다. 그러나 자구벽 이동을 이용한 정보 저장 장치는 아직 개발 초기단계에 있고, 그의 실용화를 위해서는 몇몇 문제점들이 해결되어야 한다. 특히, 자구벽 이동을 이용한 정보 저장 장치의 실용화를 위해서는 데이터를 기록하는 방법의 개선이 요구된다. 이하에서는 종래의 자구벽 이동을 이용한 정보 저장 장치에서의 쓰기 방법(이하, 종래의 쓰기 방법)의 문제점을 간략히 설명한다. 종래의 쓰기 방법은 외부 자장을 이용한 방법과 전자의 스핀 토크(spin torque) 현상을 이용한 방법으로 나눌 수 있다. 상기 외부 자장을 이용한 쓰기 방법은 자기 이방성 에너지(magnetic anisotropic energy)가 큰 자성층을 저장 매체로 사용하는 경우에는 적용이 불가능하다는 한계가 있다. 저장 매체로 NiFe와 같은 연자성층을 사용하면, 자구벽 이동의 안정성을 확보하기 어렵고, 높은 기록 밀도를 구현하기 어렵다. 한편, 상기 전자의 스핀 토크 현상을 이용한 쓰기 방법은 데이터를 기록하고자 하는 자성층의 두께가 소정 두께, 약 3nm 이상으로 두꺼워지면 적용하기가 곤란해진다. 때문에 약 100nm 이상의 두께를 갖는 자성층이 요구되는 수직 자기 기록 방식의 저장 장치에 상기 전자의 스핀 토크 현상을 이용한 쓰기 방법을 적용하기 어렵다.