Väitös mikro- ja nanotekniikan alalta, DI Henrik Mäntynen

DI Henrik Mäntynen väittelee 11.2.2022 klo 12 Aalto-yliopiston sähkötekniikan korkeakoulussa, elektroniikan ja nanotekniikan laitoksella. Väitöskirjan nimi on "Nanophotonics with Group III-V Compound Semiconductor Nanowires".

Vastaväittäjä: Prof. Bernd Witzigmann, Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg, Saksa
Kustos: Prof. Harri Lipsanen, Aalto-yliopiston sähkötekniikan korkeakoulu, elektroniikan ja nanotekniikan laitos

Väitöstilaisuus järjestetään etäyhteydellä Zoomissa, jonne voi liittyä vapaasti: https://aalto.zoom.us/j/61050026309
Zoom pikaopas: https://www.aalto.fi/fi/palvelut/zoom-pikaopas

Linkki väitöskirjan sähköiseen esittelykappaleeseen: https://aaltodoc.aalto.fi/doc_public/eonly/riiputus/
Sähkötekniikan korkeakoulun väitöskirjat: https://aaltodoc.aalto.fi/handle/123456789/53

Väitöstiedote:

Nykyaikaisten valmistusmenetelmien avulla on mahdollista hallitusti luoda nanofotoniikan sovelluksiin rakenteita, joiden optiset ominaisuudet riippuvat materiaalin lisäksi valon diffraktion vaikutuksista. Kiteiset ryhmien III–V yhdistepuolijohdenanolangat ovat tyypillisesti halkaisijaltaan lähi-infrapunavalon ja näkyvän valon aallonpituutta pienempiä ja tarjoavat nanofotoniikan sovelluksiin hyödyllisiä optisia ominaisuuksia sekä erityisiä mahdollisuuksia alhaalta ylös -kasvatusmenetelmien kautta. Näiden nanofotoniikan sovellusten tutkimuksessa ja suunnittelussa numeerinen optiikan mallintaminen on korvaamattoman tärkeä työkalu, jonka avulla voidaan paremmin ymmärtää fysikaalisia toimintaperiaatteita sekä vähentää kallista ja hidasta prototyyppien käyttöä. Tässä väitöksessä esitetään tulokset useista tutkimuksista, joissa pyrittiin edistämään III–V nanolankojen nanofotoniikan sovellusten sekä numeerisen optiikan mallintamisen tutkimusaloja.

Työssä suoritettiin ensimmäiseksi kirjallisuustutkimus, joka käsitteli alhaalta ylös -kasvatettuja kvanttipiste-emitterin sisältävään nanolankaan perustuvia yhden fotonin lähteitä. Tutkimuksessa saadut tulokset antavat aikaisempaa paremman kokonaiskuvan näistä lähteistä sekä auttavat jatkossa ohjaamaan niihin liittyviä tutkimuksia. Toiseksi tutkittiin numeeristen simulaatioiden avulla pystysuuntaisissa nanolankaoligomeereissä esiintyviä optisia aaltojohdinmoodeja, joiden sopivuutta laserointiin arvioitiin niiden modaalisten ominaisuuksien perusteella. Nanolankaoligomeerien optiset aaltojohdinmoodit tarjosivat uuden tutkimuskohteen, sillä aikaisemmissa tutkimuksissa oli enimmäkseen keskitytty vain yksittäisten nanolankojen optisiin aaltojohdinmoodeihin ja niiden lasersovelluksiin. Lopuksi käsiteltiin suorituskykyisiä numeerisen optiikan mallintamisen menetelmiä. Työssä esitettiin aiempaa laajemmin soveltuva symmetriaredusointimenetelmä lineaarisen optiikan sirontaongelmien finite element method -malleille sekä vertailtiin menetelmien Fourier modal method, finite element method ja finite-difference time-domain method keskinäistä suorituskykyä sekä niiden välillä tehtävää valintaa valon absorption simulaatioissa. Näistä tutkimuksista saadut tulokset auttavat parantamaan lineaarisen optiikan sirontaongelmien simulaatioiden tehokkuutta, mikä puolestaan johtaa nopeampiin suunnitteluprosesseihin pienemmillä kustannuksilla ja energiankulutuksella.

Väittelijän yhteystiedot: