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
Eturauhassyövän seulonta PSA-testillä vähentää pitkän aikavälin kuolleisuutta31.10.2025 10:40:00 EET | Tiedote
Eurooppalainen tutkimus osoittaa PSA-testauksen vähentävän eturauhassyövän aiheuttamaa kuolleisuutta. Tulokset tuovat kuitenkin samalla esiin testaukseen liittyvää ylidiagnostiikkaa eli merkityksettömien syöpätapausten toteamista. Tutkijoiden mukaan onkin tärkeä kehittää seulontaa riskiin perustuvaksi.
Pullonkaulatulot vaikuttavat sähkön markkinahinnan muodostukseen29.10.2025 08:45:00 EET | Tiedote
Sähkömarkkinoilla on havaittu yllättävää hintojen heiluntaa, jonka taustalla voi olla tutkijoiden mukaan markkinahinnan laskentamalli. Malli saattaa päätyä maksimoimaan taloudellista hyötyä pullonkaulatuloista, joita syntyy, kun tarjousalueiden välillä siirretään sähköä tilanteessa, jossa niiden välillä on hintaero. Taustalla vaikuttaa muutos virtausperusteiseen kapasiteetin laskentaan, joka ohjaa siirtoja markkinan kannalta tehokkaampiin kohteisiin, mikä voi nostaa sähkön hintaa tietyissä tilanteissa. Markkinahyöty ei aina tarkoita kuluttajalle edullista hintaa.
Väitös: Teollinen resurssienhallinta on kyvykkyyksien, ei materiaalien hallintaa24.10.2025 15:53:44 EEST | Tiedote
Väitöstutkimuksessaan diplomi-insinööri Jarmo Uusikartano tarkastelee teollisen resurssienhallinnan määritelmää uudesta näkökulmasta. Tällöin resurssi ei viittaa yksittäisiin esineisiin tai asioihin, vaan ihmisten ja luonnon väliseen vuorovaikutussuhteeseen. Tutkimus tuo esiin nykyisen resurssienhallinnan käsitteistön puutteet ja ehdottaa resurssienhallinnalle uutta määritelmää, joka huomioi ympäristöllisen kestävyyden resurssienhallinnalle asettamat reunaehdot.
Väitös: Digitaaliset työkalut vahvistavat arvonluontia kuntien, yritysten ja asukkaiden kesken kaupunkikehitysprojekteissa24.10.2025 13:45:38 EEST | Tiedote
Kaupunkikehitysprojektien alkuvaiheet ovat usein haastavia: eri sidosryhmillä on monia, jopa ristiriitaisia näkemyksiä projektin lopputuloksista, mutta samalla päätöksiä on tehtävä projektin etenemiseksi. Diplomi-insinööri Sebastian Toukolan väitöstutkimus tarjoaa ratkaisuja siihen, miten kunnat, yritykset ja asukkaat voivat luoda arvoa yhdessä. Lisäksi tutkimus osoittaa, miten digitaaliset työkalut, rakennustietomallinnuksesta sosiaalisen median alustoihin, tukevat yhteistyötä ja arvonluontia projektien alkuvaiheissa.
Tutkimus esittää suosituksia kuntayhtiöiden hallitusten asiantuntemusvaatimusten täyttämiseksi24.10.2025 12:21:47 EEST | Tiedote
Tampereen yliopiston tutkimushankkeessa syvennyttiin kuntayhtiöiden asiantuntemusvaatimuksen sisältöön, soveltamisalaan ja tosiasialliseen soveltamiseen kunnissa. Vaikka myönteistä kehitystä hallitusvalintojen valmistelussa on tapahtunut, tuoreessa tutkimuksessa yli puolessa kunnista ei erikseen arvioida kuntalain asiantuntemusvaatimuksen täyttymistä. Tutkimuksessa esitetään useita käytännön toimintasuosituksia siihen, miten hallitusten valintaprosesseja tulisi parantaa asiantuntemusvaatimuksen täyttämiseksi. Lisäksi ehdotetaan säännöksen soveltamisalan laajentamista.
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