현재의 실리콘 기반 CMOS 소자는 크기 다운스케일링과 전력 손실이라는 물리적 한계에 직면해 있어, 신흥 기술에 대한 데이터 저장 및 정보 처리 요구를 충족할 능력이 제한된다. 가능한 대안 중 하나는 스핀트로닉스(spintronics)에서와 같이 비휘발성 자성 상태에 정보를 인코딩하고 전기적으로 해당 스핀 상태를 조작하는 것이다. 그러나 현재의 스핀트로닉 장치는 자화(magnetization)의 전류 구동 제어에 의존하며, 이 과정에는 줄열(Joule heating)과 전력 소산이 수반된다. 이러한 한계는 에너지 효율적인 소자 구동을 달성하기 위해 전압 구동 방식으로 스핀 신호를 조작하려는 연구를 활발히 촉진해 왔다. 여기에서는 페르미 준위(Fermi level) 조정을 통해 실온에서 그래핀 기반 이종구조(graphene-based heterostructures)에서 비휘발성 스핀-전하 변환의 제어를 보여준다. 우리는 그래핀에 비휘발성 충전을 유도하기 위해 폴리머(고분자) 강유전체(fereoelectric) 박막을 사용한다. 스핀-전하 변환의 스위칭을 입증하기 위해 강자성 공명(ferromagnetic resonance) 및 역 에델슈타인(inverse Edelstein) 효과 실험을 수행한다. 출력 전압의 부호 변화는 캐리어(carrier) 종류의 변화로부터 도출되며, 이는 전압 펄스만으로도 달성 가능하다. 본 연구 결과는 스핀-전하 변환의 전기장 제어를 위한 대안적 접근을 제공하며, 이는 차세대 스핀-오빗로닉(spin-orbitronic) 메모리 및 논리 소자의 핵심 구성 요소를 이룬다.

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