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

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。