KIST, 흑린(黑燐) 소재기반 차세대 트랜지스터 개발 가능성 열어 - 차세대 반도체 물질인 흑린(black phosphorus)의 특성을 제어하여 고성능트랜지스터 개발 - 무기물 보호막을 적용해 안정적인 소자 특성 확보 다양한 전자 기계가 발달하면서 투명하면서도 휘어지는 성질을 가진 고성능의 반도체 개발에 대한 필요가 증가하고 있다. 그러나 현재 주로 사용되는 실리콘 소재의 반도체로는 이러한 반도체를 만들기 어려워 신소재에 대한 연구가 활발하다. 한국과학기술연구원(KIST, 원장 이병권) 계면제어연구센터 최원국 박사, 송용원 박사 연구팀이 신소재인 흑린을 이용해 안정성과 성능이 높은 트랜지스터(transistor)를 개발했다. 흑린은 공기 중에서 반응속도가 너무 높아 불안정하다는 단점 때문에 트랜지스터로 만들기에 어려움이 많았다. 연구팀은 반응을 억제하기 위해 보호막을 씌워 안정성을 확보했다. 이렇게 개발된 트랜지스터는 안정적일 뿐 아니라 성능도 뛰어나 차세대 반도체 개발에 한층 가까워졌다는 평가이다. 그래핀은 2004년 발견된 이래, 실리콘을 대체할 차세대 반도체 재료로써 각광 받아왔지만 도체인 금속 성질이 더 우세하여 반도체에 적용하기에 어려운 점이 많았다. 이러한 단점을 보완하기 위해, 이황화몰리브덴 등의 재료가 트랜지스터로써 개발되었지만, 성능부분에서 한계가 있었다. 흑린(black phosphorus)은 인(phosphorus)과 원소는 같으나 모양과 성질이 다른 동소체로 그래핀과 마찬가지로 두께가 원자 수준으로 얇으며 원자가 층 구조인 물질이다. 이런 특성으로 인해 흑린은 기존 물질을 대체할 차세대 반도체 재료로 관심이 높다. 하지만 공기 중에서의 반응속도가 너무 높아 안정적이지 못해 반도체 소자를 제작하고 구동하는데 어려움이 많았다. 연구팀은 공기 중에서 흑린이 직접적으로 반응하는 것을 억제하기 위해, 흑린에 무기물인 얇은 산화알루미늄(Al2O3) 막을 보호층으로 감쌌다. 무기물 막은 만들어지는 과정에서 열이 발생하는데 정확한 분석을 위해 열로 인한 효과와 무기물 막으로 인한 효과를 분리하여 분석했다. 연구팀은 각각의 공정에서 저주파 잡음(low-frequency noise)을 비롯한 전기적 측정 및 분석을 수행했다.(그림 3). 그 결과 열로 인한 효과와 별도로, 저주파 잡음 수준이 산화알루미늄 보호막 증착을 통해 줄어드는 것을 확인하였다.(그림 4) ※ 저주파 잡음 분석 : 반도체 소자 내에서의 전하 이동 메커니즘 및 소자의 신뢰성을 평가할 수 있는 측정 및 분석 방법. 반도체 소자가 소형화 될수록 신호 대비 저주파 잡음 비율이 높아진다는 점으로 볼 때, 저주파 잡음 특성이 낮게 나타나면 소자가 성능이 좋아지고 소형화 및 집적화에 유리하다고 볼 수 있다. 또한 추가적으로 광학현미경 사진과 라만 분석을 통해 2개월 후에도 산화알루미늄막이 보호층으로 작동하여 흑린이 공기 중에도 안정적으로 존재할 수 있다는 것을 밝혔다.(그림 5) 이는 산화알루미늄 보호층을 적용한 흑린 트랜지스터 소자가 안정적이고 효과적으로 사용될 수 있음을 보여주는 것이다. ※ 라만 분석 : 물질 고유의 분자 진동수가 존재한다는 원리를 바탕으로 재료의 특성을 파악할 수 있는 분광법. 본 연구에서는 흑린의 존재 여부를 판단하는데 이용되었다. 이와 같이 개발된 흑린 트랜지스터는 향후 디스플레이용 박막 트랜지스터, CPU, 메모리 등의 반도체산업에 활용될 가능성이 있다. 박막 트랜지스터의 경우, 현재 상용화 단계인 저온폴리실리콘, 금속산화물 등의 재료에 비해 성능이 뛰어나며, 유연성과 투명성을 갖출 수 있다는 점에서 기대가 되는 물질이다. 하지만 대량생산을 위해서는 흑린 소재를 균일하고 대면적으로 합성할 수 있는 기술의 개발이 추후 보완되어야 한다. 본 연구에서는 위와 같은 응용분야에서 흑린이 트랜지스터로써 안정적으로 동작할 수 있다는 것을 밝히고, 기본적인 소자 특성을 평가하고 개선하였다는데 그 의의가 있다. 제 1저자인 나준홍 박사는 “이번 연구결과를 통해 그동안 논란이 되어왔던 흑린 소재의 트랜지스터가 안정적으로 구동된다는 것을 확인할 수 있었다”며, “나아가서 이번 연구는 흑린 내에서의 전하 이동 메커니즘을 이해하는데도 큰 도움이 될 것”이라고 밝혔다. 본 연구는 한국과학기술연구원(KIST, 원장 이병권) 계면제어연구센터 최원국 박사, 송용원 박사 연구팀에서 진행된 연구로, 무기물 보호층을 적용하여 수 나노미터(nanometer) 두께의 흑린을 대기 중에서도 안정적으로 구동할 수 있는 트랜지스터로써 탈바꿈 시켰을 뿐만 아니라, 저주파 잡음 측정을 통하여 흑린 트랜지스터의 동작 원리를 분석하고 성능이 개선된 것을 확인하였다. 이번 연구 성과는 ACS Nano에 “Few-Layer Black Phosphorus Field-Effect Transistors with Reduced Current Fluctuation” (DOI: 10.1021/nn5052376)라는 제목으로 11월 4일(화)에 온라인 게재되었다. 이번 연구는 KIST의 기관고유연구사업 지원으로 수행되었다. ○ 연구진: ■ Dr. 송용원, 책임연구원, 계면제어연구센터, KIST ■ Dr. 최원국, 책임연구원, 계면제어연구센터, KIST ■ Dr. 나준홍, 박사후연구원, 계면제어연구센터, KIST ○ 관련자료 <그림 1> 세 개의 흑린 층을 표현한 모식도 <그림 2> 트랜지스터로 제작된 흑린의 광학 현미경 사진(왼쪽)과 3차원 현미경 사진(오른쪽) <그림 3> 열처리와 산화알루미늄 보호막 증착을 통한 트랜지스터 소자 변수 개선 확인 그래프 <그림 4> 산화알루미늄 보호층 효과로 인한 흑린 트랜지스터의 저주파 잡음 특성 개선 확인 그래프 <그림 5> 광학현미경 사진과 라만 분석을 통해 안정성 검사를 실시한 결과, 2개월 후에도 흑린이 공기 중에서 존재할 수 있다는 것을 보여주는 그래프

KIST, 흑린(黑燐) 소재기반 차세대 트랜지스터 개발 가능성 열어 - 차세대 반도체 물질인 흑린(black phosphorus)의 특성을 제어하여 고성능트랜지스터 개발 - 무기물 보호막을 적용해 안정적인 소자 특성 확보 다양한 전자 기계가 발달하면서 투명하면서도 휘어지는 성질을 가진 고성능의 반도체 개발에 대한 필요가 증가하고 있다. 그러나 현재 주로 사용되는 실리콘 소재의 반도체로는 이러한 반도체를 만들기 어려워 신소재에 대한 연구가 활발하다. 한국과학기술연구원(KIST, 원장 이병권) 계면제어연구센터 최원국 박사, 송용원 박사 연구팀이 신소재인 흑린을 이용해 안정성과 성능이 높은 트랜지스터(transistor)를 개발했다. 흑린은 공기 중에서 반응속도가 너무 높아 불안정하다는 단점 때문에 트랜지스터로 만들기에 어려움이 많았다. 연구팀은 반응을 억제하기 위해 보호막을 씌워 안정성을 확보했다. 이렇게 개발된 트랜지스터는 안정적일 뿐 아니라 성능도 뛰어나 차세대 반도체 개발에 한층 가까워졌다는 평가이다. 그래핀은 2004년 발견된 이래, 실리콘을 대체할 차세대 반도체 재료로써 각광 받아왔지만 도체인 금속 성질이 더 우세하여 반도체에 적용하기에 어려운 점이 많았다. 이러한 단점을 보완하기 위해, 이황화몰리브덴 등의 재료가 트랜지스터로써 개발되었지만, 성능부분에서 한계가 있었다. 흑린(black phosphorus)은 인(phosphorus)과 원소는 같으나 모양과 성질이 다른 동소체로 그래핀과 마찬가지로 두께가 원자 수준으로 얇으며 원자가 층 구조인 물질이다. 이런 특성으로 인해 흑린은 기존 물질을 대체할 차세대 반도체 재료로 관심이 높다. 하지만 공기 중에서의 반응속도가 너무 높아 안정적이지 못해 반도체 소자를 제작하고 구동하는데 어려움이 많았다. 연구팀은 공기 중에서 흑린이 직접적으로 반응하는 것을 억제하기 위해, 흑린에 무기물인 얇은 산화알루미늄(Al2O3) 막을 보호층으로 감쌌다. 무기물 막은 만들어지는 과정에서 열이 발생하는데 정확한 분석을 위해 열로 인한 효과와 무기물 막으로 인한 효과를 분리하여 분석했다. 연구팀은 각각의 공정에서 저주파 잡음(low-frequency noise)을 비롯한 전기적 측정 및 분석을 수행했다.(그림 3). 그 결과 열로 인한 효과와 별도로, 저주파 잡음 수준이 산화알루미늄 보호막 증착을 통해 줄어드는 것을 확인하였다.(그림 4) ※ 저주파 잡음 분석 : 반도체 소자 내에서의 전하 이동 메커니즘 및 소자의 신뢰성을 평가할 수 있는 측정 및 분석 방법. 반도체 소자가 소형화 될수록 신호 대비 저주파 잡음 비율이 높아진다는 점으로 볼 때, 저주파 잡음 특성이 낮게 나타나면 소자가 성능이 좋아지고 소형화 및 집적화에 유리하다고 볼 수 있다. 또한 추가적으로 광학현미경 사진과 라만 분석을 통해 2개월 후에도 산화알루미늄막이 보호층으로 작동하여 흑린이 공기 중에도 안정적으로 존재할 수 있다는 것을 밝혔다.(그림 5) 이는 산화알루미늄 보호층을 적용한 흑린 트랜지스터 소자가 안정적이고 효과적으로 사용될 수 있음을 보여주는 것이다. ※ 라만 분석 : 물질 고유의 분자 진동수가 존재한다는 원리를 바탕으로 재료의 특성을 파악할 수 있는 분광법. 본 연구에서는 흑린의 존재 여부를 판단하는데 이용되었다. 이와 같이 개발된 흑린 트랜지스터는 향후 디스플레이용 박막 트랜지스터, CPU, 메모리 등의 반도체산업에 활용될 가능성이 있다. 박막 트랜지스터의 경우, 현재 상용화 단계인 저온폴리실리콘, 금속산화물 등의 재료에 비해 성능이 뛰어나며, 유연성과 투명성을 갖출 수 있다는 점에서 기대가 되는 물질이다. 하지만 대량생산을 위해서는 흑린 소재를 균일하고 대면적으로 합성할 수 있는 기술의 개발이 추후 보완되어야 한다. 본 연구에서는 위와 같은 응용분야에서 흑린이 트랜지스터로써 안정적으로 동작할 수 있다는 것을 밝히고, 기본적인 소자 특성을 평가하고 개선하였다는데 그 의의가 있다. 제 1저자인 나준홍 박사는 “이번 연구결과를 통해 그동안 논란이 되어왔던 흑린 소재의 트랜지스터가 안정적으로 구동된다는 것을 확인할 수 있었다”며, “나아가서 이번 연구는 흑린 내에서의 전하 이동 메커니즘을 이해하는데도 큰 도움이 될 것”이라고 밝혔다. 본 연구는 한국과학기술연구원(KIST, 원장 이병권) 계면제어연구센터 최원국 박사, 송용원 박사 연구팀에서 진행된 연구로, 무기물 보호층을 적용하여 수 나노미터(nanometer) 두께의 흑린을 대기 중에서도 안정적으로 구동할 수 있는 트랜지스터로써 탈바꿈 시켰을 뿐만 아니라, 저주파 잡음 측정을 통하여 흑린 트랜지스터의 동작 원리를 분석하고 성능이 개선된 것을 확인하였다. 이번 연구 성과는 ACS Nano에 “Few-Layer Black Phosphorus Field-Effect Transistors with Reduced Current Fluctuation” (DOI: 10.1021/nn5052376)라는 제목으로 11월 4일(화)에 온라인 게재되었다. 이번 연구는 KIST의 기관고유연구사업 지원으로 수행되었다. ○ 연구진: ■ Dr. 송용원, 책임연구원, 계면제어연구센터, KIST ■ Dr. 최원국, 책임연구원, 계면제어연구센터, KIST ■ Dr. 나준홍, 박사후연구원, 계면제어연구센터, KIST ○ 관련자료 <그림 1> 세 개의 흑린 층을 표현한 모식도 <그림 2> 트랜지스터로 제작된 흑린의 광학 현미경 사진(왼쪽)과 3차원 현미경 사진(오른쪽) <그림 3> 열처리와 산화알루미늄 보호막 증착을 통한 트랜지스터 소자 변수 개선 확인 그래프 <그림 4> 산화알루미늄 보호층 효과로 인한 흑린 트랜지스터의 저주파 잡음 특성 개선 확인 그래프 <그림 5> 광학현미경 사진과 라만 분석을 통해 안정성 검사를 실시한 결과, 2개월 후에도 흑린이 공기 중에서 존재할 수 있다는 것을 보여주는 그래프

KIST, 흑린(黑燐) 소재기반 차세대 트랜지스터 개발 가능성 열어 - 차세대 반도체 물질인 흑린(black phosphorus)의 특성을 제어하여 고성능트랜지스터 개발 - 무기물 보호막을 적용해 안정적인 소자 특성 확보 다양한 전자 기계가 발달하면서 투명하면서도 휘어지는 성질을 가진 고성능의 반도체 개발에 대한 필요가 증가하고 있다. 그러나 현재 주로 사용되는 실리콘 소재의 반도체로는 이러한 반도체를 만들기 어려워 신소재에 대한 연구가 활발하다. 한국과학기술연구원(KIST, 원장 이병권) 계면제어연구센터 최원국 박사, 송용원 박사 연구팀이 신소재인 흑린을 이용해 안정성과 성능이 높은 트랜지스터(transistor)를 개발했다. 흑린은 공기 중에서 반응속도가 너무 높아 불안정하다는 단점 때문에 트랜지스터로 만들기에 어려움이 많았다. 연구팀은 반응을 억제하기 위해 보호막을 씌워 안정성을 확보했다. 이렇게 개발된 트랜지스터는 안정적일 뿐 아니라 성능도 뛰어나 차세대 반도체 개발에 한층 가까워졌다는 평가이다. 그래핀은 2004년 발견된 이래, 실리콘을 대체할 차세대 반도체 재료로써 각광 받아왔지만 도체인 금속 성질이 더 우세하여 반도체에 적용하기에 어려운 점이 많았다. 이러한 단점을 보완하기 위해, 이황화몰리브덴 등의 재료가 트랜지스터로써 개발되었지만, 성능부분에서 한계가 있었다. 흑린(black phosphorus)은 인(phosphorus)과 원소는 같으나 모양과 성질이 다른 동소체로 그래핀과 마찬가지로 두께가 원자 수준으로 얇으며 원자가 층 구조인 물질이다. 이런 특성으로 인해 흑린은 기존 물질을 대체할 차세대 반도체 재료로 관심이 높다. 하지만 공기 중에서의 반응속도가 너무 높아 안정적이지 못해 반도체 소자를 제작하고 구동하는데 어려움이 많았다. 연구팀은 공기 중에서 흑린이 직접적으로 반응하는 것을 억제하기 위해, 흑린에 무기물인 얇은 산화알루미늄(Al2O3) 막을 보호층으로 감쌌다. 무기물 막은 만들어지는 과정에서 열이 발생하는데 정확한 분석을 위해 열로 인한 효과와 무기물 막으로 인한 효과를 분리하여 분석했다. 연구팀은 각각의 공정에서 저주파 잡음(low-frequency noise)을 비롯한 전기적 측정 및 분석을 수행했다.(그림 3). 그 결과 열로 인한 효과와 별도로, 저주파 잡음 수준이 산화알루미늄 보호막 증착을 통해 줄어드는 것을 확인하였다.(그림 4) ※ 저주파 잡음 분석 : 반도체 소자 내에서의 전하 이동 메커니즘 및 소자의 신뢰성을 평가할 수 있는 측정 및 분석 방법. 반도체 소자가 소형화 될수록 신호 대비 저주파 잡음 비율이 높아진다는 점으로 볼 때, 저주파 잡음 특성이 낮게 나타나면 소자가 성능이 좋아지고 소형화 및 집적화에 유리하다고 볼 수 있다. 또한 추가적으로 광학현미경 사진과 라만 분석을 통해 2개월 후에도 산화알루미늄막이 보호층으로 작동하여 흑린이 공기 중에도 안정적으로 존재할 수 있다는 것을 밝혔다.(그림 5) 이는 산화알루미늄 보호층을 적용한 흑린 트랜지스터 소자가 안정적이고 효과적으로 사용될 수 있음을 보여주는 것이다. ※ 라만 분석 : 물질 고유의 분자 진동수가 존재한다는 원리를 바탕으로 재료의 특성을 파악할 수 있는 분광법. 본 연구에서는 흑린의 존재 여부를 판단하는데 이용되었다. 이와 같이 개발된 흑린 트랜지스터는 향후 디스플레이용 박막 트랜지스터, CPU, 메모리 등의 반도체산업에 활용될 가능성이 있다. 박막 트랜지스터의 경우, 현재 상용화 단계인 저온폴리실리콘, 금속산화물 등의 재료에 비해 성능이 뛰어나며, 유연성과 투명성을 갖출 수 있다는 점에서 기대가 되는 물질이다. 하지만 대량생산을 위해서는 흑린 소재를 균일하고 대면적으로 합성할 수 있는 기술의 개발이 추후 보완되어야 한다. 본 연구에서는 위와 같은 응용분야에서 흑린이 트랜지스터로써 안정적으로 동작할 수 있다는 것을 밝히고, 기본적인 소자 특성을 평가하고 개선하였다는데 그 의의가 있다. 제 1저자인 나준홍 박사는 “이번 연구결과를 통해 그동안 논란이 되어왔던 흑린 소재의 트랜지스터가 안정적으로 구동된다는 것을 확인할 수 있었다”며, “나아가서 이번 연구는 흑린 내에서의 전하 이동 메커니즘을 이해하는데도 큰 도움이 될 것”이라고 밝혔다. 본 연구는 한국과학기술연구원(KIST, 원장 이병권) 계면제어연구센터 최원국 박사, 송용원 박사 연구팀에서 진행된 연구로, 무기물 보호층을 적용하여 수 나노미터(nanometer) 두께의 흑린을 대기 중에서도 안정적으로 구동할 수 있는 트랜지스터로써 탈바꿈 시켰을 뿐만 아니라, 저주파 잡음 측정을 통하여 흑린 트랜지스터의 동작 원리를 분석하고 성능이 개선된 것을 확인하였다. 이번 연구 성과는 ACS Nano에 “Few-Layer Black Phosphorus Field-Effect Transistors with Reduced Current Fluctuation” (DOI: 10.1021/nn5052376)라는 제목으로 11월 4일(화)에 온라인 게재되었다. 이번 연구는 KIST의 기관고유연구사업 지원으로 수행되었다. ○ 연구진: ■ Dr. 송용원, 책임연구원, 계면제어연구센터, KIST ■ Dr. 최원국, 책임연구원, 계면제어연구센터, KIST ■ Dr. 나준홍, 박사후연구원, 계면제어연구센터, KIST ○ 관련자료 <그림 1> 세 개의 흑린 층을 표현한 모식도 <그림 2> 트랜지스터로 제작된 흑린의 광학 현미경 사진(왼쪽)과 3차원 현미경 사진(오른쪽) <그림 3> 열처리와 산화알루미늄 보호막 증착을 통한 트랜지스터 소자 변수 개선 확인 그래프 <그림 4> 산화알루미늄 보호층 효과로 인한 흑린 트랜지스터의 저주파 잡음 특성 개선 확인 그래프 <그림 5> 광학현미경 사진과 라만 분석을 통해 안정성 검사를 실시한 결과, 2개월 후에도 흑린이 공기 중에서 존재할 수 있다는 것을 보여주는 그래프

KIST, 흑린(黑燐) 소재기반 차세대 트랜지스터 개발 가능성 열어 - 차세대 반도체 물질인 흑린(black phosphorus)의 특성을 제어하여 고성능트랜지스터 개발 - 무기물 보호막을 적용해 안정적인 소자 특성 확보 다양한 전자 기계가 발달하면서 투명하면서도 휘어지는 성질을 가진 고성능의 반도체 개발에 대한 필요가 증가하고 있다. 그러나 현재 주로 사용되는 실리콘 소재의 반도체로는 이러한 반도체를 만들기 어려워 신소재에 대한 연구가 활발하다. 한국과학기술연구원(KIST, 원장 이병권) 계면제어연구센터 최원국 박사, 송용원 박사 연구팀이 신소재인 흑린을 이용해 안정성과 성능이 높은 트랜지스터(transistor)를 개발했다. 흑린은 공기 중에서 반응속도가 너무 높아 불안정하다는 단점 때문에 트랜지스터로 만들기에 어려움이 많았다. 연구팀은 반응을 억제하기 위해 보호막을 씌워 안정성을 확보했다. 이렇게 개발된 트랜지스터는 안정적일 뿐 아니라 성능도 뛰어나 차세대 반도체 개발에 한층 가까워졌다는 평가이다. 그래핀은 2004년 발견된 이래, 실리콘을 대체할 차세대 반도체 재료로써 각광 받아왔지만 도체인 금속 성질이 더 우세하여 반도체에 적용하기에 어려운 점이 많았다. 이러한 단점을 보완하기 위해, 이황화몰리브덴 등의 재료가 트랜지스터로써 개발되었지만, 성능부분에서 한계가 있었다. 흑린(black phosphorus)은 인(phosphorus)과 원소는 같으나 모양과 성질이 다른 동소체로 그래핀과 마찬가지로 두께가 원자 수준으로 얇으며 원자가 층 구조인 물질이다. 이런 특성으로 인해 흑린은 기존 물질을 대체할 차세대 반도체 재료로 관심이 높다. 하지만 공기 중에서의 반응속도가 너무 높아 안정적이지 못해 반도체 소자를 제작하고 구동하는데 어려움이 많았다. 연구팀은 공기 중에서 흑린이 직접적으로 반응하는 것을 억제하기 위해, 흑린에 무기물인 얇은 산화알루미늄(Al2O3) 막을 보호층으로 감쌌다. 무기물 막은 만들어지는 과정에서 열이 발생하는데 정확한 분석을 위해 열로 인한 효과와 무기물 막으로 인한 효과를 분리하여 분석했다. 연구팀은 각각의 공정에서 저주파 잡음(low-frequency noise)을 비롯한 전기적 측정 및 분석을 수행했다.(그림 3). 그 결과 열로 인한 효과와 별도로, 저주파 잡음 수준이 산화알루미늄 보호막 증착을 통해 줄어드는 것을 확인하였다.(그림 4) ※ 저주파 잡음 분석 : 반도체 소자 내에서의 전하 이동 메커니즘 및 소자의 신뢰성을 평가할 수 있는 측정 및 분석 방법. 반도체 소자가 소형화 될수록 신호 대비 저주파 잡음 비율이 높아진다는 점으로 볼 때, 저주파 잡음 특성이 낮게 나타나면 소자가 성능이 좋아지고 소형화 및 집적화에 유리하다고 볼 수 있다. 또한 추가적으로 광학현미경 사진과 라만 분석을 통해 2개월 후에도 산화알루미늄막이 보호층으로 작동하여 흑린이 공기 중에도 안정적으로 존재할 수 있다는 것을 밝혔다.(그림 5) 이는 산화알루미늄 보호층을 적용한 흑린 트랜지스터 소자가 안정적이고 효과적으로 사용될 수 있음을 보여주는 것이다. ※ 라만 분석 : 물질 고유의 분자 진동수가 존재한다는 원리를 바탕으로 재료의 특성을 파악할 수 있는 분광법. 본 연구에서는 흑린의 존재 여부를 판단하는데 이용되었다. 이와 같이 개발된 흑린 트랜지스터는 향후 디스플레이용 박막 트랜지스터, CPU, 메모리 등의 반도체산업에 활용될 가능성이 있다. 박막 트랜지스터의 경우, 현재 상용화 단계인 저온폴리실리콘, 금속산화물 등의 재료에 비해 성능이 뛰어나며, 유연성과 투명성을 갖출 수 있다는 점에서 기대가 되는 물질이다. 하지만 대량생산을 위해서는 흑린 소재를 균일하고 대면적으로 합성할 수 있는 기술의 개발이 추후 보완되어야 한다. 본 연구에서는 위와 같은 응용분야에서 흑린이 트랜지스터로써 안정적으로 동작할 수 있다는 것을 밝히고, 기본적인 소자 특성을 평가하고 개선하였다는데 그 의의가 있다. 제 1저자인 나준홍 박사는 “이번 연구결과를 통해 그동안 논란이 되어왔던 흑린 소재의 트랜지스터가 안정적으로 구동된다는 것을 확인할 수 있었다”며, “나아가서 이번 연구는 흑린 내에서의 전하 이동 메커니즘을 이해하는데도 큰 도움이 될 것”이라고 밝혔다. 본 연구는 한국과학기술연구원(KIST, 원장 이병권) 계면제어연구센터 최원국 박사, 송용원 박사 연구팀에서 진행된 연구로, 무기물 보호층을 적용하여 수 나노미터(nanometer) 두께의 흑린을 대기 중에서도 안정적으로 구동할 수 있는 트랜지스터로써 탈바꿈 시켰을 뿐만 아니라, 저주파 잡음 측정을 통하여 흑린 트랜지스터의 동작 원리를 분석하고 성능이 개선된 것을 확인하였다. 이번 연구 성과는 ACS Nano에 “Few-Layer Black Phosphorus Field-Effect Transistors with Reduced Current Fluctuation” (DOI: 10.1021/nn5052376)라는 제목으로 11월 4일(화)에 온라인 게재되었다. 이번 연구는 KIST의 기관고유연구사업 지원으로 수행되었다. ○ 연구진: ■ Dr. 송용원, 책임연구원, 계면제어연구센터, KIST ■ Dr. 최원국, 책임연구원, 계면제어연구센터, KIST ■ Dr. 나준홍, 박사후연구원, 계면제어연구센터, KIST ○ 관련자료 <그림 1> 세 개의 흑린 층을 표현한 모식도 <그림 2> 트랜지스터로 제작된 흑린의 광학 현미경 사진(왼쪽)과 3차원 현미경 사진(오른쪽) <그림 3> 열처리와 산화알루미늄 보호막 증착을 통한 트랜지스터 소자 변수 개선 확인 그래프 <그림 4> 산화알루미늄 보호층 효과로 인한 흑린 트랜지스터의 저주파 잡음 특성 개선 확인 그래프 <그림 5> 광학현미경 사진과 라만 분석을 통해 안정성 검사를 실시한 결과, 2개월 후에도 흑린이 공기 중에서 존재할 수 있다는 것을 보여주는 그래프

우리원은 지난 4월 19일, 이웃과 함께하고 사회에 공헌할 수 있는 과학 나눔 활동의 일환으로 전 직원을 대상으로 연봉의 1%씩을 기부하는‘KIST 과학나눔기금’캠페인을 시작하며 약정식을 개최하였다. 문 원장은 지난 1월 신년사에서‘나눔과 봉사’라는 키워드를 제시하며 KIST 과학나눔기금 운영위원회 설치를 제안한 바 있고, 취지에 공감한 연구발전협의회와 여직원회, 노조 등 다양한 구성원들이 주축이 되어 조직된 운영위원회가 그 첫 번째 활동으로‘KIST 과학나눔기금’캠페인을 2015년까지 시행하기로 한 것이다. 우리원은 앞으로 모금한 기금을 토대로 과학나눔재단을 설립해 이공계 학생의 장학사업과 개발도상국 교육기관 지원 사업, 학술연구 우수자를 위한 연구비 지원사업 등 과학나눔 활동에 적극적으로 임할 계획이다. 문 원장은“1% 기부 캠페인을 시작으로 지속적으로 사회공헌을 활성화 하기위한 프로그램을 개발해 기존의 단발적인 사회공헌을 뛰어넘어 사회 전반에 영향을 미칠 수 있는 지속적인 활동을 이어나갈 것”이라고 밝혔다.

- 국가과학기술연구회(NST) 융합연구사업으로 창출한 대형 기술이전 성과 - 신규 알츠하이머성 치매치료제 연구성과로 글로벌 신약 개발 기대 한국과학기술연구원(KIST, 원장 이병권)은 11일(수) KIST 서울 본원에서 ㈜ 동아ST(대표이사 엄대식)와 신규 치매 치료제 개발을 위한 기술이전 및 공동 연구 개발 협약식을 개최했다고 밝혔다. 이번 양 기관의 협약식에서는, KIST 치매DTC융합연구단(단장 배애님)의 ‘타우 단백질 응집 저해 기반 치매 치료제 개발 기술’의 기술이전을 통해 ㈜동아ST와 공동 개발을 추진하고, 글로벌 경쟁력 있는 신규 치매 치료제 개발을 위한 공동 연구 계획을 발표하였다. KIST 연구진은 알츠하이머성 치매 진행에 있어 기존에 잘 알려진 베타아밀로이드 응집에 비해 타우 단백질의 응집이 인지기능저하 진행정도와 더 밀접한 상관관계가 있음에 주목했다. 최근 타우 단백질 응집에 대한 학계의 관심이 증가되고 있는데, 이번 양 기관의 기술이전 및 공동 연구개발 착수는 선제적이고 경쟁력 있는 신규 치매 치료제 개발의 가능성을 시사한다는 점에서 큰 주목을 받고 있다. KIST 배애님 박사팀은 KIST 김윤경, 임상민, 임성수 박사팀과의 공동연구를 통해 타우 단백질의 응집 초기단계에서 응집형성을 모니터링 할 수 있는 ‘Tau-BiFC’ (Tau-Bimolecular Fluorescence Complementation) 기술*을 독자적으로 개발하여 세포모델과 생쥐모델에 각각 적용 가능하도록 발전시켰다. 또한, 연구진은 이 기술을 활용해 효율적인 약물 스크리닝 및 효능 평가를 가능하게 하여 타우 단백질 응집 표적 물질군을 발굴, 다양한 실험을 통해 기존 대조 약물 대비 효능과 독성 면에서 탁월한 효과를 확인했다. 발굴된 타우 단백질 응집 표적 물질은 유전자 변형 치매동물 모델에서도 뛰어난 인지기능 개선효과를 보였다. 양 기관은 향후 공동 연구개발을 통해, 빠른 시일 안에 비임상 시험을 진행하고 글로벌 치매 치료제로의 신약 가치 창출을 극대화하는 방안들을 마련해 다각도로 추진할 계획이라고 밝혔다. 본 기술이전의 기술료는 선급금 10억 원이며 개발 및 임상진행에 따른 마일스톤이 책정되었다. KIST 치매DTC융합연구단사업은 치매 관련 통합 솔루션 개발을 목적으로 국가과학기술연구회(NST, 이사장 원광연) 산하 각 분야 전문 출연(연) 연구팀으로 구성되었으며, 지난 4년간의 연구를 통해 신규 치매 치료제 개발을 위한 큰 초석을 마련한 바 있다.

- 한반도 자생식물 ‘제주상사화’ 추출물로 치매치료제 개발 및 새로운 시장가치 창출 - 뇌질환 신약개발기업 ㈜메디헬프라인과 협력체계 구축, 글로벌 R&D 공동연구 추진 한국과학기술연구원(KIST, 원장 이병권)과 (주)메디헬프라인(대표이사 박옥남)은 10월 16일(화) 오전 11시 KIST 서울본원에서 ‘제주상사화 추출물의 항치매 천연물 의약 기술이전 및 협력’을 위한 총 기술료 5억 원(*착수기본료 3억 원 및 임상단계별 마일스톤 2억 원, 경상기술료 매출액 대비 2~3%)의 기술이전조인식을 가졌다. 이번 성과는 과학기술정보통신부(장관 유영민) 지원으로 ‘바이오의료기술사업, 고부가가치 한반도 자원식물 실용화’ 과제 및 ‘KIST 기관고유 사업’을 통해 KIST 강릉분원 천연물연구소(분원장 하성도) 천연물융합연구센터 양현옥 책임연구원팀에 의해 개발되었다. 이는 한반도 자생식물인 ‘제주상사화’(Lycoris chejuensis)를 활용하여 새로운 항치매 소재를 발굴한 것이다. 기존의 치매치료제 연구는 단백질 분해효소인 베타 세크레타제(β-secretase)를 억제시켜 플라그 형성을 억제하는 기전이 대부분이었다면, 이번 기술이전 사업화의 특허기술은 알파 세크레타제(α-secretase) 효소도 활성화시켜 베타아밀로이드(Aβ) 플라그와 타우(tau) 과인산화 생성을 동시에 억제하고, 뇌신경세포 보호 및 항염증 효능 등을 통하여 다중표적(multi-targeting)으로 치료가 가능한 것이 특징이다. 제주상사화는 우리나라 제주도에서 처음 군락지가 발견된 순수한 한반도 자생식물로 이번 KIST연구진으로부터 치매 치료에 대한 천연물 신약으로서의 가능성을 인정받았으며, 나고야 협약으로부터 자유로운 소재로 글로벌 시장으로 진출할 경우 그 경제적인 효과가 매우 클 것으로 예상된다. 이번 기술이전 항치매 천연물 의약 후보물질은 ‘제주상사화 추출물 또는 이로부터 추출된 화합물(디하이드로라이코리시딘)을 유효성분으로 치매 예방 또는 치료용 조성물을 함유하는 퇴행성 신경질환의 예방 및 치료용 조성물’로 한국, 미국, 일본 및 유럽에 특허 등록을 완료하였다. KIST 연구진은 동물효능시험에서 탁월한 인지기능 개선과 기억력 개선 효과를 확인하였으며, 그 유효활성 물질을 규명하여 이를 기반으로 항치매 전문 천연물의약품 신소재 개발 기술을 확보하게 되었다. 이번 기술이전과 관련하여 사업화를 책임지게 될 ㈜메디헬프라인의 ‘브레인답 (Brain DAP)’ 연구소는 통합적 뇌질환 전문 연구소로서, 오토파지 활성 플랫폼 기술 기반의 다양한 신약 파이프라인을 보유하고 있다. (주)메디헬프라인은 20년의 신약 연구개발 관련 전문성 및 글로벌 컨소시움 인프라를 기반으로, 천연물 신약 연구개발은 물론 신약개발과정에서 발견된 특허물질을 활용한 의약식품(Medical Food) 출시를 통해 치매 예방 및 치료를 위한 글로벌 선두기업으로 자리매김하기 위한 모든 역량을 집중하고 있다. KIST 이병권 원장은 “이번 기술이전은 KIST가 국가 출연연구기관으로서 꾸준히 산업계와의 협업을 추구해온 결실이며, 한반도 자생식물을 기반으로 하는 치매치료제의 성공적인 개발로 이어져 국민의 건강에 이바지 할 수 있기를 기대한다.”고 밝혔으며, ㈜메디헬프라인 박옥남 대표이사는 “다중표적(Multi Target), 다기능(Multi-Function)으로 특징지어지는 천연물 의약 후보물질이 알츠하이머성 치매의 해답이 될 것으로 기대하고 있으며, KIST와의 기술이전을 통하여 항치매 천연물의약품의 성공적 개발을 위해 매진하겠다.”고 밝혔다.

- 기술실시계약 체결, 유산균 신규용도 발굴로 새로운 시장가치 창출기대 - 기술완성도 제고, 작용기작 연구 등 협력체계 구축을 통한 공동연구 추진 한국과학기술연구원(KIST, 원장 이병권)과 (주)한국야쿠르트(대표이사 김병진)는 4월 4일(수) 11시부터 KIST 서울본원에서 ‘유산균의 미세먼지 보호 효과 관련 기술실시 및 연구협력’을 위한 조인식을 가졌다. 이번 조인식은 한국야쿠르트의 대표 프로바이오틱스 유산균인 ‘락토바실러스 카제이 HY2782’의 새로운 용도에 관한 기술실시계약 및 공동 협력체계 구축을 목적으로 실시되었다. 이번 건은 한국야쿠르트의 락토바실러스 균주를 이용한 미세먼지 독성에 대한 보호효과 기술로 유산균의 새로운 용도를 발굴함으로써, 발효유 제품 업계에 새로운 시장가치를 제공할 수 있을 것으로 기대된다. 그동안 유산균이 신체의 면역력을 개선하여 미세먼지에 대한 알레르기 반응을 줄여줄 수 있을 것이라고 예측하고 있었는데, 이번 연구는 이러한 가능성을 실제 생물실험을 통해 확인한데 큰 의의가 있다고 할 수 있다. 이번 성과는 KIST 강릉분원(분원장 하성도) 시스템천연물연구센터 강경수 박사(선임연구원)팀에 의해 도출되었다. 연구진은 토양에 서식하는 ‘예쁜꼬마선충’*이라는 벌레를 이용한 여러 가지 유해물질의 독성평가(Environmental Toxicology, 2017. 6)에 관한 연구를 이미 발표한바 있다. 연구진은 예쁜꼬마선충에 미세먼지를 투여했을 때, 벌레의 생장과 생식능력이 감소하는 것을 확인하였으며, 이때 벌레에게 유산균(락토바실러스 카제이 HY2782) 균주를 먹인 경우, 이러한 미세먼지에 의한 독성이 유의적으로 회복되는 것을 확인하였다. *예쁜꼬마선충( Caenorhabditis elegans) : 흙에 서식하는 1 밀리미터 정도 크기의 투명한 벌레. 900여개의 체세포와 300여개의 신경세포, 2만 여개의 유전자로 구성되어 유전자의 40%가 인간에게 보존되어 있는 것으로 밝혀져 장수, 노화 등의 생물학적 기작이 인간에게도 적용될 수 있다고 알려졌다. 최근 미세먼지**의 심각성이 큰 화두이다. 미세먼지가 호흡기를 통해 인체 내로 유입 시 각종 호흡기·심혈관계 질환의 발생 원인이 되고 있고, 세계보건기구(WHO)에서는 미세먼지를 1군 발암물질로 분류한 바 있으며, 심지어 미세먼지가 사망률도 증가시키는 것으로 알려져 있다. 미세먼지 발생원인의 규명과 발생규제, 미세먼지 방지 마스크와 같은 생활용품의 사용과 함께 건강한 생활습관 유지와 균형 잡힌 식품 섭취를 통해 개인의 면역력을 높이는 것은 미세먼지를 극복하기 위한 해결책이 될 수 있을 것으로 기대하고 있다. **미세먼지 : 지름이 10 μm(마이크로미터, 머리카락 굵기의 약 백분의 일) 이하인 입자, 국내에서는 2.5 μm 이하의 입자를 초미세먼지라 통칭함 KIST 이병권 원장은 “이번 기술실시 협약으로 향후 양 기관의 공동연구를 통해 국가적 차원의 미세먼지 문제에 대응할 수 있는 방법을 찾고, 또한 한국야쿠르트의 새로운 시장개척을 통해 침체된 우리 낙농업계에 도움이 되었으면 한다.”고 밝혔다. 한국야쿠르트 김병진 대표이사는 “한국야쿠르트는 지난 1976년 식품업계 최초로 중앙연구소를 설립한 이래 프로바이오틱스 유산균에 대한 연구개발과 산학협력을 활발히 진행하고 있다.”며, “앞으로도 국책과제 수행 등 민관 협력체계를 확대하여 발효유를 통해 국민 건강에 이바지하는 기업의 사회적 책임을 지속해 나가겠다.”라고 말했다. KIST와 한국야쿠르트는 ‘마이크로바이옴’ 개선을 통한 프로바이오틱스 유산균의 면역개선효과 또는 관절염 치료에 대한 국책과제를 함께 수행한 바 있으며, 이번 기술 이전 이후에도 유산균의 미세먼지 보호효능에 관한 작용기작 연구 등 기술의 완성도를 높이기 위한 공동연구를 진행할 예정이라고 밝혔다. 향후 양 기관은 본 기술뿐만 아니라, 프로바이오틱스 유산균의 마이크로바이옴 개선효과를 통한 장 건강 개선, 질병제어, 건강관리에 관한 협력연구도 꾸준히 진행해 나갈 예정이다.