Sähkötekniikan korkeakoulun väitöskirjat ovat saatavilla yliopiston ylläpitämässä avoimessa Aaltodoc-julkaisuarkistossa.
Väitös fotoniikan ja nanotekniikan alalta, DI Olli Setälä
Väitös Aalto-yliopiston sähkötekniikan korkeakoulusta, elektroniikan ja nanotekniikan laitokselta
Väitöskirjan nimi: Enhanced photodiode performance via surface nanoengineering
³Õä¾±³Ù³Ù±ð±ô¾±Âáä: Olli Setälä
³Õ²¹²õ³Ù²¹±¹Ã¤¾±³Ù³ÙäÂáä:&²Ô²ú²õ±è;Dr. Jesper Skottfelt, Open University, Yhdistynyt kuningaskunta
Kustos: Prof. Hele Savin, Aalto-yliopiston sähkötekniikan korkeakoulu
Kysyntä valon yhä tehokkaammalle havaitsemiselle on kasvanut viime aikoina nopeasti. Kasvua ovat ajaneet kehitysaskeleet esimerkiksi itseohjautuvien ajoneuvojen ja puettavan terveysteknologian aloilla. Piipohjaiset fotodiodit ovat tällä hetkellä yleisin valon havaitsemiseen käytetty laitetyyppi. Pintaheijastus- ja sähköiset häviöt ovat kuitenkin perinteisesti rajoittaneet fotodiodien hyötysuhdetta, minkä takia osa valosta on jäänyt havaitsematta.
Tässä väitöskirjassa edellä mainittuja häviöitä pyritään ehkäisemään käyttämällä nanoteknisiä pintaratkaisuja piifotodiodeihin ja vastaaviin komponentteihin kuten kuva-antureihin ja hiukkasilmaisimiin. Ratkaisukeinoihin kuuluu heijastushäviöiden vähentäminen ilmaisimien pinnan nanokuvioinnilla ja sähköisten häviöiden lieventäminen päällystämällä komponentit atomikerroskasvatetuilla ohutkalvoilla. Valmistetut komponentit ylittävät viimeisintä tekniikkaa edustavien ilmaisimien suorituskyvyn ja saavuttavat lähes ideaalisen hyötysuhteen osoittaen samalla nanoteknisten pintaratkaisujen potentiaalia useaan sovelluskohteeseen. Paranneltu suorituskyky voisi esimerkiksi mahdollistaa tarkemmat LiDAR-järjestelmät, paremmat digitaalikamerat, himmeiden astronomisten kohteiden havaitsemisen, tehokkaammat yönäkökamerat ja ilmaisimien koon pienentämisen. Tulokset todistavat, että 100% valon havaitsemisen hyötysuhde voidaan saavuttaa jopa melko pienillä muutoksilla perinteisien fotodiodien rakenteisiin. Esitettyjen nanoteknisten pintaratkaisujen integroiminen tavanomaisiin tuotantolinjastoihin on myös helppoa, mikä mahdollistaa niiden yksinkertaisen hyödyntämisen kaupallisissa komponenteissa.
Avainsanat: fotodiodi, musta pii, atomikerroskasvatus, kvanttihyötysuhde
Linkki väitöskirjan sähköiseen esittelykappaleeseen (esillä 7 päivää ennen väitöstä):
Yhteystiedot: olli.setala@aalto.fi
Sähkötekniikan korkeakoulun väitöskirjat
Zoom pikaopas