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
Tampereen yliopistoon valittiin 3800 uutta opiskelijaa29.6.2026 15:26:58 EEST | Tiedote
Tampereen yliopiston suomenkielisiin koulutuksiin on valittu yhteensä lähes 3800 uutta opiskelijaa yhteishaun, avoimen väylän haun ja siirtohaun kautta. Hakijamäärä ja hyväksyttyjen määrä kasvoivat jälleen edellisvuodesta. Tampereen yliopisto oli Suomen toiseksi suosituin yliopisto ensisijaisten hakemusten perusteella.
Tutkimus yllätti: kaupunkien ilmanlaatua heikentääkin tuttu kemiallinen yhdiste29.6.2026 10:00:00 EEST | Tiedote
Tampereen yliopiston ja Helsingin yliopiston tutkijat ovat tunnistaneet kemiallisen prosessin, joka yllättäen voikin lisätä pienhiukkasten muodostumista kaupunkiympäristöissä. Tutkimus osoittaa, että typpioksidi – ilmansaaste, jota syntyy pääasiassa liikenteessä, energiantuotannossa ja muissa polttoprosesseissa – voi edistää haitallisten pienhiukkasten muodostumista ilmakehässä. Ilmakehätieteessä on pitkään vallinnut päinvastainen käsitys.
Muistisairaiden ihmisten psykososiaaliset tarpeet tulisi huomioida paremmin18.6.2026 10:27:47 EEST | Tiedote
Muistisairauksiin, esimerkiksi Alzheimerin tautiin, sairastuneiden ihmisten hoidon ja tuen järjestämisessä huomio kohdistuu usein fyysisiin ja lääketieteellisiin tarpeisiin. Kuitenkin hyvinvoinnin kannalta keskeistä on huomioida psykososiaaliset tarpeet, kuten merkityksellisyyden, yhteenkuuluvuuden ja arvostuksen kokemukset, joihin etenevä sairaus voi vaikuttaa.
Uudelleen käytettäväksi suunniteltu betonirakennus voi olla taloudellisesti ja ympäristön kannalta kannattavampi17.6.2026 10:10:00 EEST | Tiedote
Tampereen yliopiston laskennallisen tapaustutkimuksen mukaan betonirakenteiden uudelleenkäyttö on järkevää ja pitkällä tähtäimellä kustannustehokasta, jos rakentamisessa on käytetty samaan mittaan standardoituja komponentteja. Purettavaksi ja uudelleen käytettäväksi suunnitellun betonirunkoisen kerrostalon elinkaaren aikainen hiilijalanjälki on pienempi kuin nykyrakentamisen mukaisen puukerrostalon, kertovat tutkijat.
Laaja geneettinen tutkimus paljastaa uusia syitä raskaudenaikaisen maksasairauden taustalla16.6.2026 14:10:00 EEST | Tiedote
Raskaushepatoosi eli raskaudenaikainen intrahepaattinen kolestaasi (ICP) on tavallisin raskauden aikana esiintyvä maksan toiminnan häiriö. ICP:ssä sappihappojen normaali kulku häiriytyy. Kansainvälisessä tutkimuksessa osoitettiin, että sairauden perinnöllinen alttius liittyy vahvasti sappihappojen säätelyyn sekä rasva- ja kolesteroliaineenvaihduntaan. Löydökset avaavat uusia mahdollisuuksia äitien terveyden ja raskauteen liittyvien maksasairauksien tutkimukseen.
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