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
Humanoidirobotin käännetty katse tuottaa hylätyksi tulemisen kokemuksen10.11.2026 14:11:48 EET | Tiedote
Poispäin suunnattu katse viestii välinpitämättömyyttä. Samuli Linnunsalon ja tutkijakollegoiden tuore tutkimus osoittaa, että humanoidirobotin vältellessä katsekontaktia tutkittavat raportoivat muun muassa kasvanutta ulkopuolisuuden kokemusta, madaltunutta mielialaa sekä alentunutta itsetuntoa. Tutkimus tarjoaa uutta tietoa humanoidirobottien nonverbaalisten viestien mahdollisista negatiivisista vaikutuksista ihmisiin.
Lääkäreille uusia työkaluja terveysdatan käsittelyyn – 8 miljoonan euron tutkimushanke hyödynsi tekoälyä ja laajennettua todellisuutta9.11.2026 11:40:00 EET | Tiedote
Tampereen yliopiston johtama MEDALLION-tutkimusprojekti etsi uusia tapoja lääketieteellisen datan käsittelyyn. Yhdessä tutkimuskumppaneiden, yritysten ja Business Finlandin kanssa hankkeessa kehitettiin työkaluja, jotka hyödyntävät laajennettua todellisuutta (XR) ja tekoälyä (AI). Menetelmiä voidaan odottaa kliiniseen käyttöön lähitulevaisuudessa.
Moottorikelkkasafareilla altistutaan yllättävän korkeille pakokaasupäästöille3.11.2026 12:45:00 EET | Tiedote
Moottorikelkka- ja mönkijäsafareille osallistuvat voivat altistua erittäin suurille pakokaasuperäisten pienhiukkasten pitoisuuksille, osoittaa Tampereen ja Itä-Suomen yliopistojen tuore tutkimus. Mittausten perusteella altistuminen voi ajoittain ylittää vilkkaissa kaupunkiympäristöissä mitatut tasot moninkertaisesti.
Huonot resurssit, puutteellinen tuki, epäselvät roolit ja kuormittava työ – tutkimus selvitti, miksi varhaiskasvatuksen opettajat jättivät alan3.11.2026 09:30:00 EET | Tiedote
Tutkijat selvittivät suomalaisten varhaiskasvatuksen opettajien ammatinvaihtopäätöksiä. Tutkimuksen mukaan varhaiskasvatuksen opettajat haluavat tehdä työnsä lasten parhaaksi ja ammatillisten arvojensa mukaisesti, mutta organisaatioiden tarjoamat työnteon ehdot eivät aina anna siihen riittäviä mahdollisuuksia.
Eriarvoistuuko työelämä? Työelämän tutkimuspäivät Tampereella2.11.2026 09:45:45 EET | Kutsu
Työelämän tutkimuspäivät 2026 kutsuu työelämän tutkijat, kehittäjät ja aiheesta kiinnostuneet keskustelemaan työstä ja työelämän muutoksista Tampereen yliopistoon. Tänä vuonna halutaan muistuttaa, että osaaminen, työolot ja työsuhteiden vakaus vaihtelevat.
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