스핀전달토크(Spin-Transfer Torque: STT) MRAM의 상용화를 위해서는 낮은 반전전류와 높은 열적 안정성을 동시에 만족해야 하고, 이를 위해서는 큰 스핀 분극, 강한 수직자기이방성 에너지을 가지는 물질이 요구된다. 본 연구에서는 STT-MRAM에 적합한 물질로 알려진 B2 CoFe 면심에 X(O, F, S, Cl) 원자가 위치한 CoFeX₃ 합금의 전자구조와 자기결정이방성(Magnetocrystalline anisotropy: MCA) 에너지를 계산하였다. X 원자가 F나 Cl일 때는 페르미 준위에서의 스핀 분극율이 각각 97 %, 96 %로, 반쪽 금속에 근접한 전자구조를 가짐을 확인할 수 있었다. 뿐만 아니라 표면이 Co 원자로 끝나는 5층 박막은 모든 X에 대해 수직 자기이방성를 가졌으며, 특히 CoFeCl₃의 자기이방성 에너지는 약 1.0 meV/cell로 상당히 컸다. 따라서 6, 7 족 원소를 잘 활용하면 높은 스핀 분극율과 강한 수직 자기이방성를 동시에 가지는 물질을 제조할 수 있게 되어 STT-MRAM의 상용화에 기여를 할 수 있을 것으로 기대한다.

For an industrial spin-transfer torque (STT) MRAM, low switching current and high thermal stability are required, simultaneously. For this point of view, it is essential to find magnetic materials which satisfy high spin polarization and strong perpendicular magnetocrystalline anisotropy (MCA). In this paper, we investigate electronic structures and MCA energies of perovskite CoFeX₃ (X = O, F, S, Cl). For X = F and Cl, spin polarization at the Fermi level are 97 % and 96 %, respectively, which are close to a half
metal. Furthermore, Co-terminated 5-monolayer (ML) CoFeX₃ (X = O, F, S, Cl) films show perpendicular MCA. In particular, the MCA energy of the Co-terminated CoFeCl₃ is about 1.0 meV/cell which is three times larger than that of a 5-ML CoFe film. Therefore, we expect to realize a magnetic material with high spin polarization and strong perpendicular MCA energy by utilizing group 6 and 7 elements in the periodic table, and to contribute to commercializing of the STT-MRAM.