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
Tutkimus ohjaa eurooppalaisia kaupunkeja tarkastelemaan saasteita sosiaalisesta näkökulmasta21.1.2026 12:00:00 EET | Tiedote
Tampereen yliopiston johtama kansainvälinen ATMOPOLIS-hanke yhdistää eurooppalaiset kansalaiset, tutkijat ja viranomaiset tutkimaan ilmansaasteita ja melua sosiaalisesta näkökulmasta. Hankkeessa tutkijat kehittävät integroidun työkalun, joka hyödyntää kansalaistiedettä ja auttaa kaupunkeja arvioimaan päästövähennystoimien terveys-, ilmasto- ja kustannusvaikutuksia.
Nuoren itsemurha ehkäistään tiedolla ja tuella – turvallinen aikuinen vierellä20.1.2026 12:50:03 EET | Tiedote
Nuorten itsemurhien taustalla on useita riskitekijöitä, ja niiden tuntemus yhdistettynä oikea-aikaiseen apuun toimii avaimena itsemurhien ehkäisyssä. Tuore tutkimuskatsaus korostaa itsemurhariskin arviota ja nuorten tukea kaikilla tasoilla.
Uusi strategisen tutkimuksen hanke SpacEconomy kehittää Suomen avaruustaloutta20.1.2026 10:35:00 EET | Tiedote
SpacEconomy-tutkimushanke edistää sosiaalisesti ja ekologisesti kestävää talouskasvua avaruusteknologian ja sen sovellusten avulla. Hankkeen tavoitteena on myös vahvistaa kansallista ja alueellista resilienssiä sekä edistää varautumista tulevaisuuden uhkiin.
Tampereen yliopisto alkaa kouluttaa Tampereen kaupungin lastenhoitajia varhaiskasvatuksen opettajiksi20.1.2026 08:45:00 EET | Tiedote
Tampereen yliopisto on solminut Tampereen kaupungin kanssa sopimuksen tilauskoulutuksesta, jonka aikana yliopisto kouluttaa 20 kaupungin lastenhoitajaa varhaiskasvatuksen opettajiksi. Uuden tilauskoulutuksen avulla vastataan kovaan kysyntään varhaiskasvatuksen opettajista. Koulutuksen rahoittaa opetus- ja kulttuuriministeriö. Tampereen kaupunki tukee opiskelua mahdollistamalla palkallisia opintopäiviä.
Tiedon valoa -tapahtuma Tampereen yliopistossa – pääpuhujana kulttuuri-ikoni Seela Sella16.1.2026 15:42:13 EET | Tiedote
Tiedon valoa -tapahtuma järjestetään tänä vuonna ensimmäistä kertaa Tampereen yliopiston keskustakampuksen Päätalossa, ja samalla tapahtuma laajenee kaksipäiväiseksi. Tapahtumaan on vapaa pääsy. Ohjelmaa on kaikille tieteestä, tutkimuksesta ja kulttuurista kiinnostuneille.
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