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: Eurooppalaiset opiskelijaradiot jakavat vahvan identiteetin4.12.2025 07:59:40 EET | Tiedote
Vaikka opiskelijaradio on ilmiönä yli satavuotias, on tätä ruohonjuuritason median muotoa tutkittu varsin niukasti, etenkin Pohjois-Amerikan ulkopuolella. Väitöstutkimuksessaan eurooppalaisen opiskelijaradion organisaatiokulttuuria tutkinut Ari Hautaniemi selvitti ensimmäistä kertaa, minkälaiset arvot ohjaavat niiden toimintaa.
Väitös: Puolueilla on eri tavoitteita kaupunkien kehittämisessä3.12.2025 13:43:20 EET | Tiedote
Kaupunkisuunnittelu on polttava kysymys monissa kaupungeissa. Yhteiskuntatieteiden maisteri Mikko Vesterisen mukaan kaupunkirakenteen kasvu, ympäristönsuojelu ja kaupunkitilan muutos ovat keskeisiä puolueita jakavia kysymyksiä.
Väitös: Ekososiaalinen kasvatus voi parantaa ihmisen ja muiden lajien välistä vuorovaikutusta3.12.2025 08:45:00 EET | Tiedote
FM Sami Keto selvitti väitöstutkimuksessaan, miten kasvatus voi huomioida ihmisen monilajisen elinpiirin ja siihen liittyvät eettisesti merkitykselliset erot. Kedon tutkimus tarkentaa ekososiaalisen kasvatuksen teoreettisia ja käsitteellisiä perusteita. Niitä ei aiemmin ole jäsennetty yhtenäiseksi kokonaisuudeksi.
Väitös: Hävittäjälentäjien lentokyky heikkenee pitkäkestoisesti hapenpuutteesta aiheutuneen hätätilanteen jälkeen3.12.2025 08:20:00 EET | Tiedote
Lentäminen korkealla ilmakehässä altistaa elimistön hapenpuutteelle, mikäli lentokoneen paineistukseen tai happilaitteistoon tulee ongelma. Väitöstutkimuksessaan lääketieteen lisensiaatti Nikke Varis tutki hävittäjälentäjien lentokykyä simulaattorissa toteutetun hypoksia-altistuksen jälkeen.
Väitös: Perheen sisäisiä henkirikoksia voidaan ennaltaehkäistä2.12.2025 12:45:48 EET | Tiedote
TtM Marianne Ellilän väitöstutkimus osoittaa, että suomalaisiin perheen sisäisiin henkirikoksiin liittyy taustatekijöitä ja niitä voidaan ennaltaehkäistä. Ellilä kuvasi kolmen eri aineiston kautta tutkimuksessaan perheen sisäisten henkirikosten taustatekijöitä ja ennaltaehkäisyä. Äitiys- ja lastenneuvoloiden terveydenhoitajien näkemykset, henkirikosten uhrien läheisten kokemukset ja tekijöiden mielentilatutkimukset antoivat arvokasta tietoa aiheesta.
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