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
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.
Tutkimuksen mukaan joustavasti hybridityötä tekevät akateemiset ympäristöt ovat tuottavimpia5.2.2026 14:00:00 EET | Tiedote
Viime aikoina moni organisaatio on kiristänyt etätyökäytäntöjään ja huolestuttanut työntekijöitään läsnätyön vaatimuksilla. Tuoreen Tampereen ja Turun yliopistojen tekemän tutkimuksen mukaan tuottavimmat akateemiset työympäristöt rakentuvat hybridityölle. Tilojen käyttäjät on otettava aidosti mukaan muutosprosessiin ja järjestettävä tilaratkaisut työtehtävien mukaan, muuten tilat eivät toimi henkilöstön arjessa.
Muistisairauteen sairastuneet toivovat oikea-aikaista ja koordinoitua kuntoutusta3.2.2026 14:18:59 EET | Tiedote
Muistisairautta sairastavien ihmisten kuntoutus on oleellinen keino ylläpitää arjen toimintakykyä ja hyvinvointia. Tampereen yliopistossa toteutettu tutkimus havaitsi, että muistisairaat ihmiset kokevat haasteita kuntoutukseen pääsyssä, ja tie palveluihin on monelle sattumanvarainen.
Purkuvimmasta kulttuuria ja ympäristöä säilyttävään korjaamiseen3.2.2026 09:15:00 EET | Tiedote
Suomessa on purkumyönteinen ilmapiiri. Tähän johtopäätökseen tulivat arkkitehtuurin tutkijat Iida Kalakoski ja Riina Sirén kirjoittaessaan tietokirjaa rakennusten purkamisesta. Uudessa tutkimuksessaan tutkijat sukeltavat yhä syvemmälle suomalaisten rakennusalan toimijoiden asenteisiin korjausrakentamista kohtaan.
Tampereen yliopiston tutkijat kehittävät markkinoille täysin uudenlaista infektiolääkettä30.1.2026 08:50:00 EET | Tiedote
Tampereen yliopiston Louhi-projektissa keskitytään erityisesti kroonisia keuhkoinfektioita aiheuttaviin ei-tuberkuloottisiin mykobakteereihin, joiden aiheuttamat sairaudet ovat yleistymässä maailmanlaajuisesti. Kehitettävä hoitokonsepti on sovellettavissa myös muihin kroonisiin infektiosairauksiin. Projekti on saanut Business Finlandin Research to Business -rahoituksen.
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