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
Väitös: Jouston hyödyntäminen sähkönsiirtoverkossa mahdollistaa kantaverkon käyttöasteen nostamisen kustannustehokkaasti17.9.2025 08:15:00 EEST | Tiedote
Väitöstutkimuksessaan DI Antti Kuusela esittää tarpeeseen tilattavan jouston hyödyntämistä sähkönsiirtoverkossa ratkaisuksi uusien verkkoliityntöjen mahdollistamiseen, siirtokapasiteetin kasvattamiseen sekä siirtorajoitusten hallintaan. Menetelmä kasvattaa kustannustehokkaasti nykyisen sähköjärjestelmän käyttöastetta, nopeuttaa puhdasta energiasiirtymää ja pienentää sähkösiirtojärjestelmän ympäristövaikutuksia.
Väitös: Uudet biomusteet ja monimateriaalitulostus vievät 3D-biotulosteet kohti potilashoitoa10.9.2025 08:40:00 EEST | Tiedote
Ihmiskehon uusiutumiskyky on ihmeellinen – mutta myös rajallinen. 3D-biotulostus voi mullistaa lääketieteen tarjoamalla uusia keinoja kudosten ja elinten biovalmistukseen silloin, kun luovuttajilta saatuja kudoksia ei ole riittävästi saatavilla. Diplomi-insinööri Paula Puistola kehitti väitöstutkimuksessaan uudenlaisia biomusteita ja biotulostusstrategioita, jotka auttavat ratkaisemaan alan nykyisiä teknologisia haasteita ja viemään biotulostusta lähemmäs kliinistä käyttöönottoa.
Mediakutsu: Lääkepolitiikan symposium – Tieteellisen näytön vahvistaminen päätöksenteossa9.9.2025 13:39:34 EEST | Kutsu
Uusien lääkkeiden korkeat hinnat ja terveydenhuollon rajalliset resurssit asettavat terveysjärjestelmämme kasvavan haasteen eteen. Millaista lääkehoitoa yhteiskuntamme tulee rahoittaa ja millä perusteilla?
Väitös: Uudet verkottuneet menetelmät mahdollistavat paikannuksen, jos satelliittisignaali puuttuu9.9.2025 09:17:00 EEST | Tiedote
Satelliittipaikannus ei ole enää itsestäänselvyys – miten pelastajat paikannetaan, kun signaalit katoavat? DI Maija Mäkelän väitöstyö esittelee uudenlaisia verkottuneita paikannusmenetelmiä, jotka yhdistävät sensoritiedon ja etäisyysmittaukset. Tuloksena on satelliittivapaa paikannusratkaisu, joka mahdollistaa jalankulkijaryhmien seurannan myös haastavissa olosuhteissa.
Mediakutsu: Nyt murretaan vesihuollon myyttejä!1.9.2025 14:00:00 EEST | Tiedote
Onko vesihuollossa liian monta osapuolta? Ovatko yksityisomisteiset vesihuoltolaitokset julkisia tehokkaampia? Tampereen yliopiston tutkijat murtavat sitkeimpiä vesihuollon myyttejä tuoreessa Dispelling Myths About Water Services -teoksessaan nyt kansainvälisestä näkökulmasta.
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