Väitös: Uudenlaiset GaSb-pohjaiset valonlähteet lupaavat tarkempia mittausmenetelmiä ja turvallisempaa tietoliikennettä
27.11.2024 08:50:00 EET | Tampereen yliopisto | Tiedote
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
Uusi livetiede-esitys kansantajuistaa tutkimusta ja nostaa digitalisaatiopolitiikan syrjinnän esiin24.2.2026 10:28:24 EET | Tiedote
Hyvinvointivaltio on muuttunut algoritmien varassa toimivaksi itsepalveluyhteiskunnaksi, selviää Tampereen yliopiston tuoreesta tutkimuksesta. Tutkimushanke kansantajuistaa tutkimustuloksia keväällä 2026 livetiede-esityksessä, joka hyödyntää dokumenttiteatteria.
Lasten hengenahdistuksen lääkehoidossa käytettävien lisälaitteiden tehoissa on suuria eroja24.2.2026 08:50:00 EET | Tiedote
Soten säästöpaineissa pienetkin toimivat ratkaisut kannattaa huomioida arjessa. Juuri julkaistu tutkimus osoitti, että lisälaitteissa, joita käytetään lasten akuutin hengenahdistuksen lääkeannostelussa, on suuria eroja. Kun päivystyshoidossa tehdään oikea laitevalinta, voidaan vähentää kalliita sairaalahoitoja. Tutkimustulokset ovat suoraan sovellettavissa päivystysten kliiniseen työhön.
Luottamus tekoälyn kehittäjiin rakentuu myönteisistä kokemuksista17.2.2026 10:14:32 EET | Tiedote
Tekoälyn sulautuessa osaksi arkea ja julkisia instituutioita kasvaa tarve pohtia luottamusta tekoälyä kehittäviin yrityksiin. Tampereen yliopiston tutkijoiden johtama kansainvälinen tutkimus osoittaa, että ihmisten luottamus tekoälyjärjestelmiin ja niitä kehittäviin suuryrityksiin ei synny ensi sijassa teknologian tehokkuudesta. Luottamus pohjaa pikemmin yhteenkuuluvuuden tunteeseen ja myönteiseen vuorovaikutukseen teknologian kanssa.
Lyhytjänteinen ja autokeskeinen liikennepolitiikka jarruttaa suomalaiskaupunkien kehitystä10.2.2026 14:12:43 EET | Tiedote
Tempoileva ja autokeskeinen liikennepolitiikka estää pyöräliikenteen kehittämistä Suomessa. Tampereen yliopiston FinnCycle-tutkimuksen mukaan suomalaista päätöksentekoa ohjaavat yhä autoliikenteen sujuvuus ja vaalikausittain vaihtuvat strategiat. Toisin on pyöräilyn eurooppalaisissa mallimaissa, joissa kaupunkien liikennettä kehitetään pitkäjänteisesti yli vaalikausien.
Pitäisikö robotteja kouluttaa kuin lapsia?6.2.2026 11:10:26 EET | Tiedote
Tuoreessa väitöstutkimuksessaan Quentin Houbre tarkastelee, kuinka robotit voivat tunnistaa ja oppia uusia taitoja itsenäisesti mallintamalla ihmisen kognitiivisia toimintoja, erityisesti uteliaisuutta. Houbre sai inspiraation työhönsä lasten tavasta oppia. Tutkimus osoittaa, että kun havainnointiin, tarkkaavaisuuteen, muistamiseen ja oppimiseen liittyvät kognitiiviset mekanismit integroidaan robottijärjestelmiin, robotit kykenevät laajentamaan osaamistaan jatkuvasti.
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