チップ増強光分光法を用いた
新規半導体材料のナノスケール化学特性評価
チューリッヒ工科大学 化学・応用バイオサイエンス学部
上級研究員
ナレシュ・クマール氏
※ 所属、役職等は受賞当時のものです
研究概要
クマール氏の研究は、二次元遷移金属ダイカルコゲナイド※1と有機光起電力(OPV)※2デバイスという2つの半導体材料に対するナノスケールの解析に注目した点に特徴がある。二次元遷移金属ダイカルコゲナイドの研究では、単層MoS2※3とWSe2※4における励起子過程を調べるために、チップ増強光分光法(TEOS)※5を利用した。また、ハイパースペクトルチップ増強フォトルミネッセンスイメージングを用いて、単層のMoS2における励起子およびトリオン※6のマッピングにおいて、20nmという前例のない空間分解能を実証した。単層のWSe2については、TEOSとケルビンプローブフォース顕微鏡※7を組み合わせ、粒界の光電子挙動を50nmの分解能で明らかにした。OPVデバイスについては、TEOSと光伝導性AFM※8を組み合わせることで、STEOM※9と呼ばれる新しい手法を導入した。この革新的な手法により、20nm以下の分解能で、動作可能なOPVデバイスのトポグラフィー、化学組成、光電気特性を同時に評価することに成功した。
クマール氏の研究の意義は、新規半導体材料のナノスケールでの特性評価と理解の発展にある。同氏は二次元遷移金属ダイカルコゲナイドとOPVデバイスにTEOSを適用することで、従来技術の限界を超えるTEOSの能力を実現した。その発見は、励起子プロセス、励起子およびトリオン集団の不均一性、粒界での光電子挙動、OPVデバイスの構造物性相関に関する貴重な洞察を提供し、次世代オプトエレクトロニクスデバイスと有機光起電力技術の開発と最適化に大きく貢献するものと期待される。
研究内容紹介動画