Väitös mikro- ja nanotekniikan alalta, DI Juha Heinonen

DI Juha Heinonen väittelee 22.4.2022 klo 12 Aalto-yliopiston sähkötekniikan korkeakoulussa, elektroniikan ja nanotekniikan laitoksella salissa TU1, Maarintie 8, Espoo sekä etäyhteydellä Zoomissa. Väitöskirjan nimi on "High-sensitivity photodiodes using black silicon and induced junction".

Vastaväittäjä: Dr. Fabio Acerbi, Fondazione Bruno Kessler, Italia
Kustos: Prof. Hele Savin, Aalto-yliopiston sähkötekniikan korkeakoulu, elektroniikan ja nanotekniikan laitos

Väitöstilaisuus järjestetään etäyhteydellä Zoomissa, jonne voi liittyä vapaasti: https://aalto.zoom.us/j/63452113530
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:

Nykypäivän elektroniikassa hyödynnetään valon havainnointia hyvinkin erilaisiin tarkoituksiin, jotka kattavat kaiken lähtien yksinkertaisista leluista aina kaikista monimutkaisimpiin tieteellisiin mittalaitteisiin asti. Yhdistävänä tekijänä valtaosassa näistä sovelluksista on kuitenkin se, että valon havainnointiin käytetään piistä tehtyjä valodiodeja. Valtavasta suosiosta huolimatta valodiodien rakenteen peruspilarit ovat pysyneet lähes muuttumattomina jo vuosikymmeniä. Heijastukset on pyritty eliminoimaan heijastuksenestopinnoitteella ja diodi on muodostettu seostamalla piihin epäpuhtausatomeja. Tämä rakenne kuitenkin asettaa rajoituksia valodiodin herkkyydelle, sillä heijastuksenestopinnoitteet toimivat tehokkaasti vain yhdellä valon aallonpituudella ja tulokulmalla. Lisäksi seostetut epäpuhtausatomit aiheuttavat signaaliin sähköisiä häviöitä.

Tässä väitöskirjassa esitellään uudentyyppinen valodiodikonsepti, joka ei kärsi näistä rajoitteista. Heijastuksenestopinnoitteen sijaan heijastusten eliminoimiseen hyödynnetään nanorakenteista piitä eli mustaa piitä. Lisäksi seostuksen sijaan, diodi saadaan muodostettua pinnoittamalla musta pii atomikerroskasvatetulla negatiivisesti varatulla alumiinioksidikalvolla. Tällä konseptilla valmistettujen valodiodien valovaste on lähes ideaalinen aallonpituusalueella, joka pitää sisällään ultravioletin-, näkyvän- ja lähi-infrapunavalon. Toisaalta mittaukset osoittavat, että näiden valodiodien pimeävirta on samalla tasolla vastaavien tyypillisten valodiodien kanssa. Yleensä pimeävirta määrittää mittauksen kohinatason, joten havaittu parempi valovaste pitäisi siksi suoraan johtaa myös parempaan signaali-kohinasuhteeseen.

Valodiodien kestävyyttä myös tutkitaan säteilyttämällä niitä elektroni- ja protonisuihkuilla. Kokeissa osoittautuu, että indusoitu liitos kestää paremmin elektronisuihkua kuin tyypillinen seostettu liitos. Indusoidulla liitoksella ja mustalla piillä voidaankin siis toteuttaa valodiodeja, joiden paremman valovasteen tuoma etu suorituskyvyssä lisäksi myös säilyy paremmin vaativissa olosuhteissa.

Väittelijän yhteystiedot: