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
Kevään 2025 ensimmäinen yhteishaku nyt käynnissä9.1.2025 15:59:24 EET | Tiedote
Tampereen yliopistolla on ensimmäisessä yhteishaussa tarjolla kuusi hakukohdetta englanninkieliseen kandidaatti- ja maisterikoulutukseen.
Väitös: Kauhu tarvitsee lisää huomiota lasten elokuvakasvatuksessa9.1.2025 09:40:00 EET | Tiedote
Kauhu lastenelokuvissa ja muussa lasten audiovisuaalisessa kulttuurissa herättää usein keskustelua lapsille sopivasta sisällöstä. Lapsia kauhu kuitenkin kiehtoo, ja sillä on lastenkulttuurissa pitkät perinteet. Filosofian maisteri Marjo Kovasen väitöskirjassa tuodaan esiin, millaista kauhua erityisesti suomalaisessa lastenelokuvassa voi olla ja miten lastenelokuvan kauhua voi lähestyä elokuvakasvatuksessa.
Väitös: Metabolista oireyhtymää sairastavien suomalaismiesten terveys on ennakoitua parempi8.1.2025 07:50:00 EET | Tiedote
Lihavuuteen liittyvä metabolinen oireyhtymä on Suomessa yleinen. Sitä sairastavilla on tavallista korkeampi riski sairastua vakaviin sydän- ja verisuonisairauksiin. Lääketieteen lisensiaatti Harri Saarinen selvitti väitöstutkimuksessaan suomalaisten metabolista oireyhtymää sairastavien miesten terveydentilaa 15 vuoden pitkäaikaisseurannassa.
Väitös: Hyvinvointi luokkahuoneessa ei voi jäädä yksin opettajan vastuulle7.1.2025 09:15:00 EET | Tiedote
Kasvatustieteen maisteri Roosa Yli-Pietilän väitöstutkimus osoittaa, että luokanopettajat kokevat pääosin vahvaa ja pysyvää ammatillista toimijuutta, mikä edistää sekä opettajien että oppilaiden hyvinvointia. Opettajan ja luokkaryhmän hyvinvointi ei kuitenkaan voi jäädä yksin opettajan vastuulle, vaan se on koko kouluyhteisön tehtävä ja edellyttää myös laajempaa yhteiskunnallista keskustelua.
Väitös: Silmien laserleikkauksessa potilastyytyväisyyteen vaikuttavat eniten taittovirheen korjauksen tarkkuus ja kuivasilmäoireet2.1.2025 09:20:00 EET | Tiedote
Laserkirurgia on noussut suosituksi vaihtoehdoksi silmälaseille ja piilolinsseille silmien taittovirheiden korjauksessa. Lääketieteen lisensiaatti Petri Mäkinen selvitti väitöstutkimuksessaan, mitkä tekijät vaikuttavat leikkauksen jälkeisen potilastyytyväisyyteen ja miten biologiset haavan paranemisprosessit heijastuvat kyynelnesteeseen modernin laser-avusteisen taittovirhekirurgian jälkeen.
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