Väitös: Uudenlaiset GaSb-pohjaiset valonlähteet lupaavat tarkempia mittausmenetelmiä ja turvallisempaa tietoliikennettä
Yhdistepuolijohteet ovat vallanneet maailmaa niiden ainutlaatuisesti säädettävien ominaisuuksien ansiosta. Uusien yhdistepuolijohteiden kehitys mahdollistaa puolijohdekomponenttien toiminnallisuuksien laajentamisen sekä tehostamisen. Väitöstutkimuksessaan diplomi-insinööri Joonas Hilska kehitti uudenlaisia GaSb-yhdistepuolijohteita infrapuna-alueen fotoniikan sovelluksiin.
Yhdistepuolijohdeteollisuus elää kiihtyvän kehityksen aikakaudella ja on vakiinnuttanut asemansa osana puolijohdeteollisuutta Si-pohjaisten integroitujen mikropiirien rinnalla. Esimerkiksi LED-valaisimet perustuvat GaN-yhdistepuolijohteisiin ja tietoliikenneverkostot perustuvat erilaisiin GaAs- ja InP-yhdistepuolijohdekomponentteihin.
Väitöstutkimuksessaan Joonas Hilska keskittyi vähemmän kehitettyihin GaSb-yhdistepuolijohteisiin. Hän kehitti uudenlaisia GaSbBi-yhdisteitä sekä GaSb-kvanttipisteitä molekyylisuihkuepitaksia-menetelmällä (MBE).
– MBE:llä on mahdollista valmistaa täydellisiä puolijohdekiderakenteita yksittäinen atomikerros kerrallaan, Hilska toteaa.
GaSbBi-yhdisteet teoriassa parantavat keski-infrapuna-alueen (2–5 µm) laserdiodien suorituskykyä, mikä olisi merkittävää ympäristökaasujen ja biomarkkereiden tarkassa mittauksessa. GaSbBi-yhdisteiden valmistus on kuitenkin haasteellista, koska vismuttia (Bi) on hankala seostaa GaSb-kiteeseen. Siksi Hilska kartoitti tutkimuksessaan rajoitetun parametri-ikkunan Bi-seostukselle ja sovelsi tätä tietoa GaSbBi-laserdiodin valmistamiseen.
GaSb-kvanttipisteiden MBE-valmistuksessa puolestaan hyödynnettiin niin kutsuttua paikallista pisaraetsausmenetelmää. Sen avulla puolijohdekiteen pintaan pystytään ’poraamaan’ nanokokoisia koloja.
– Kun kolot täytetään GaSb-materiaalilla, muodostuu varauksenkuljettajille kolmessa ulottuvuudessa rajoitettu kvanttitila, jolla on diskreetit energiatilat aivan kuin yksittäisellä atomilla. Tällaista energiarakennetta voidaan hyödyntää niin sanotuissa yksifotonilähteissä, jotka säteilevät vain yhden valohiukkasen kerrallaan, Hilska kertoo.
Menetelmällä onnistuttiin tuottamaan tasalaatuisia kvanttipisteitä, jotka toimivat yksifotonilähteinä 1,5 µm aallonpituudella. Kvanttipisteitä voidaan hyödyntää turvallisen kvanttisalauksen sovelluksissa valokuituverkoissa.
Väitöstilaisuus tiistaina 3. joulukuuta
Diplomi-insinööri Joonas Hilskan puolijohdeteknologian alaan kuuluva väitöskirja Epitaxy of Advanced GaSb-based Semiconductor Light Sources tarkastetaan julkisesti Tampereen yliopiston tekniikan ja luonnontieteiden tiedekunnassa tiistaina 3.12.2024 kello 13:00 Hervannan kampuksella, Tietotalon auditoriossa TB109 (Korkeakoulunkatu 1, Tampere). Vastaväittäjänä toimii professori Mark Hopkinson Sheffieldin yliopistosta. Kustoksena toimii professori Mircea Guina Tampereen yliopiston tekniikan ja luonnontieteiden tiedekunnasta.
Avainsanat
Yhteyshenkilöt
Joonas Hilska
joonas.hilska@tuni.fi
Kuvat
Linkit
Tampereen yliopisto kytkee yhteen tekniikan, terveyden ja yhteiskunnan tutkimuksen ja koulutuksen. Teemme kumppaniemme kanssa yhteistyötä, joka perustuu vahvuusalueillemme sekä uudenlaisille tieteenalojen yhdistelmille ja niiden soveltamisosaamiselle. Luomme ratkaisuja ilmastonmuutokseen, luontoympäristön turvaamiseen sekä yhteiskuntien hyvinvoinnin ja kestävyyden rakentamiseen. Yliopistossa on 22 000 opiskelijaa ja henkilöstöä yli 4 000. Rakennamme yhdessä kestävää maailmaa.
Tilaa tiedotteet sähköpostiisi
Haluatko tietää asioista ensimmäisten joukossa? Kun tilaat tiedotteemme, saat ne sähköpostiisi välittömästi julkaisuhetkellä. Tilauksen voit halutessasi perua milloin tahansa.
Lue lisää julkaisijalta Tampereen yliopisto
Tuore tutkimus auttaa ymmärtämään, miksi jotkin eturauhassyövän hoidot eivät tehoa toivotusti27.11.2024 11:20:00 EET | Tiedote
Eturauhassyövän immunosuppressio eli immuunijärjestelmän toiminnan heikentyminen liittyy erikoistuneeseen epiteelisolutyyppiin, uusi tutkimus osoittaa.
Väyläviraston ja Tampereen yliopiston yhteistyössä kehitetään toimivaa ja turvallisempaa rataa jo vuosien kokemuksella26.11.2024 09:28:44 EET | Tiedote
Tampereen korkeakoulusäätiö sr (Tampereen yliopisto) ja Väylävirasto ovat solmineet yhteistyösopimuksen koskien rautateiden tutkimus-, koulutus- ja asiantuntijayhteistyötä. Toimiva ja turvallinen rata -yhteistyön tavoitteena on kehittää ratojen ylläpitoa niin, että junaliikenne on turvallista ja että radalla pystytään edelleen liikkumaan kestävästi ja kustannustehokkaasti. Sopimuksessa määritellään vuosien 2025–2028 yhteiset tutkimukselliset tavoitteet ja se vahvistaa molempien osapuolien tutkimustoiminnan jatkuvuutta.
Tampere Peace Day avaa uusia näkökulmia rauhaan25.11.2024 14:09:51 EET | Tiedote
Tampereen yliopistossa järjestetään maanantaina 2.12. kansainvälinen konferenssi, joka kokoaa yhteen rauhan- ja konfliktintutkimuksen tutkijoita ja rauhanvälityksen ja -rakentamisen ammattilaisia.
Väitös: Aurinkokennojen toimintaa voidaan parantaa edistyksellisten valmistusmenetelmien avulla25.11.2024 09:30:00 EET | Tiedote
Aurinkosähkö on tärkeä kestävää kehitystä tukeva energiantuotannon muoto. III‒V-puolijohdemateriaaleja sisältävät moniliitosaurinkokennot mahdollistavat perinteisiä piikennoja korkeammat hyötysuhteet, sillä niillä on mahdollista yltää jopa 50 prosentin hyötysuhteeseen. Väitöstutkimuksessaan diplomi-insinööri Marianna Vuorinen kehitti edistyksellisiä valmistusprosesseja laimeita typpiyhdisteitä sisältäville moniliitosaurinkokennoille, jotta niiden toimintaa voitaisiin parantaa.
Väitös: Vaikea sydäninfarkti lisää myöhemmän äkillisen sydänpysähdyksen riskiä20.11.2024 08:40:00 EET | Tiedote
Lääketieteen lisensiaatti Markus Hautamäen väitöstutkimus osoitti yhteyden aiemman sydäninfarktin vaikeusasteen ja myöhemmän äkillisen sydänpysähdyksen välillä. Sydäninfarktin vakavuutta voidaan arvioida suhteellisen helposti GRACE-pisteytyksen avulla. Tutkimuksen perusteella GRACE-pisteytyksen ennustearvoa sydäninfarktin yhteydessä voisi olla mahdollista parantaa.
Uutishuoneessa voit lukea tiedotteitamme ja muuta julkaisemaamme materiaalia. Löydät sieltä niin yhteyshenkilöidemme tiedot kuin vapaasti julkaistavissa olevia kuvia ja videoita. Uutishuoneessa voit nähdä myös sosiaalisen median sisältöjä. Kaikki tiedotepalvelussa julkaistu materiaali on vapaasti median käytettävissä.
Tutustu uutishuoneeseemme