Tapahtumat

Väitös kehittyneiden materiaalien ja fotoniikan alalta, DI Mikko Turunen

Väitös Aalto-yliopiston sähkötekniikan korkeakoulusta, elektroniikan ja nanotekniikan laitokselta
Doctoral hat floating above a speaker's podium with a microphone

Väitöskirjan nimi: Engineering the Optical Properties of Semiconducting Two-Dimensional Materials

Tohtoriopiskelija: Mikko Turunen
Vastaväittäjä: Prof. Antonio Polimeni, Sapienza Università di Roma, Italia
Kustos: Prof. Zhipei Sun, Aalto-yliopiston sähkötekniikan korkeakoulu, elektroniikan ja nanotekniikan laitos

Grafeenin löytymisen jälkeen kahden kymmenen vuoden aikana kaksiulotteiset (2D) materiaalit ovat osoittautuneet lupaavaksi alustaksi optoelektroniikan sovelluksille. Niiden ominainen atomitason paksuus tuo niille erityisiä fyysisiä ominaisuuksia ja helpottaa optoelektronisten laitteiden koon pienentämistä. Kaksiulotteisista materiaaleista erityisesti siirtymämetallidikalkogeenit (TMD) tarjoavat erityisiä fyysisiä ominaisuuksia, joita ovat kirkas fotoluminesenssi, vahva spin–rata-kytkentä ja korkea optinen epälineaarisuus. On myös huomattu, että 2D-TMD:t voivat sisältää yksifotonilähteitä, mikä tekee niistä mielenkiintoisen alustan kvanttifotoniikan sovelluksiin. Tosin TMD-pohjaiset yksifotonilähteet eivät vielä täytä koherenssivaatimuksia, jotka tekisivät emittoiduista fotoneista erottamattomia, mikä on tärkeä ominaisuus etenkin kvanttilaskennassa. 

Tässä väitöskirjassa tutkitaan mahdollisuuksia muokata ja kontrolloida 2D-TMD:iden optisia ominaisuuksia käyttäen apunaan optista muokkausta ja atomikerroskasvatusta. Optisessa muokkauksessa yksikerroksinen TMD-näyte valaistaan femtosekunnin mittaisilla laserpulsseilla reagoimattomassa ympäristössä. Tämä muokkausmenetelmä muokkaa näytteen optista vastetta ja pinnan topografiaa valaistulla alueella. Lisäksi huomataan, että titaanioksidin kasvattaminen atomikerroskasvatuksella TMD näytteen päälle muuttaa näytteen optisia vasteita. Nämä muutokset aiheutuvat kasvatusprosessin tuomista kemiallisista vuorovaikutuksista ja kasvatetun titaanioksidikalvon dielektrisestä ympäristöstä ja mekaanisesta jännityksestä. Lisäksi havaitaan, että kapseloimalla TMD-näyte heksagonaalisella boorinitridillä näitä kemiallisia vuorovaikutuksia voidaan vähentää. 

Esitetyt tulokset selventävät 2D-TMD:iden optisia ominaisuuksia ja niiden käytettävyyttä erilaisissa sovelluksissa kuten yksifotonilähteissä tarjoten samalla vahvan pohjan jatkokehitykselle ja -tutkimukselle.

Avainsanat: kaksiulotteiset materiaalit, siirtymämetallidikalkogeenit, optinen muokkaus, atomikerroskasvatus

Linkki väitöskirjan sähköiseen esittelykappaleeseen (esillä 10 päivää ennen väitöstä): https://aaltodoc.aalto.fi/doc_public/eonly/riiputus/

Yhteystiedot:

Sähköposti  [email protected]


Sähkötekniikan korkeakoulun väitöskirjat: https://aaltodoc.aalto.fi/handle/123456789/53

Zoom pikaopas: https://www.aalto.fi/fi/palvelut/zoom-pikaopas

  • Julkaistu:
  • Päivitetty: