Blogi

Nanoskaalan puolijohdefysiikkaa Skånessa

Julkaistu

Hälsningar från Skåne!

Olen tehnyt tutkijanurani ensimmäistä postdoc-kautta puolitoista vuotta Lundin yliopistossa Ruotsissa. Lundin yliopiston NanoLund-tutkimuslaitos on yksi maailman johtavista paikoista puolijohdenanolankojen tutkimuksessa, ja laitoksella sekä sen spinoff-yritys Sol Voltaicsilla on mm. maailmanennätys galliumarsenidista valmistettujen nanolanka-aurinkokennojen hyötysuhteesta. Toinen NanoLundin spinoffeista, GLO Ab, kehittää nanolankoihin perustuvia ledikomponentteja erityisesti display-sovelluksiin, ja se valittiin hiljattain yhdeksi vuosikymmenen kiinnostavimmista eurooppalaisista cleantech-yrityksistä. Tätä kautta NanoLund on ollut erinomainen valinta postdoc-paikakseni sen jälkeen, kun viimeistelin väitöskirjani Aallossa ledien fysiikan mallinnuksesta.

Lundissa tutkin diffuusiovirtojen hyödyntämistä optoelektronisissa komponenteissa tarkoituksenani kehittää esim. uudenlaisia ledi- ja aurinkokennosovelluksia. Hyödyntämällä varauksenkuljettajien diffuusiota optoelektronisen komponentin aktiivinen materiaali voidaan sijoittaa esim. suoraan komponentin pinnalle, mikä on erityisen kiinnostava vaihtoehto silloin, kun aktiivinen materiaali koostuu nanolangoista tai muista nanomateriaaleista. Alustavien tulostemme perusteella diffuusion hyödyntäminen voi myös merkittävästi vähentää ledien resistiivistä kuumenemista suurilla virrantiheyksillä sekä mahdollistaa uudenlaista piihin perustuvaa fotoniikkaa esimerkiksi optisessa on chip -kommunikaatiossa. Minua kiinnostaa myös diffuusiovirran hyödyntäminen sellaisten optoelektronisten materiaalien sähköisessä virityksessä, jotka eivät ole yhteensopivia tyypillisten puolijohdekasvatusmenetelmien kanssa, kuten musta fosfori tai molebdyynidisulfidi.

Lisäksi kehitän Lundissa optoelektronisten komponenttien mallinnusta NanoLundin omissa projekteissa. Työskentelen esim. Nanotandem-nimisessä EU-projektissa, jossa tähdätään aurinkokennojen hyötysuhteen merkittäviin parannuksiin yhdistämällä perinteiset piiaurinkokennot yhdistepuolijohdenanolankojen kanssa moniliitosaurinkokennoiksi. Moniliitosaurinkokennojen parempi hyötysuhde perustuu auringon säteilyspektrin kokonaisvaltaisempaan hyödyntämiseen kuin mikä perinteisillä piiaurinkokennoilla on edes mahdollista. Lisäksi nanolangat ovat tähän erityisen mielenkiintoinen vaihtoehto, koska niitä on huomattavasti helpompi liittää piikiekkoihin kuin perinteisiä kerrosmaisia yhdistepuolijohteita. Vielä kun nanolankojen dimensiot ovat samaa luokkaa valon aallonpituuden kanssa, ne voivat absorboida valoa jopa huomattavasti tehokkaammin kuin perinteiset tasomaiset kerrosrakenteet. Työskentelen myös aktiivisesti NanoLundin nitriditutkimusryhmässä, jossa kehitämme nitridipuolijohteisiin perustuvia ledejä koko näkyvälle aallonpituusalueelle. Nykyiset näkyvän valon nitridiledit ovat tehokkaita vain sinisellä ja violetilla aallonpituusalueella, jolloin niistä tehdään valkoisia ledejä yhdistämällä ne häviöllisten fosforoivien materiaalien kanssa. NanoLundin osaaminen nitridinanorakenteiden kasvatuksessa antaa hienot mahdollisuudet laajentaa nitridiledien aallonpituusalue aina keltaiseen ja punaiseen valoon asti, mikä mahdollistaisi lopulta jopa lämpimän valkoisen valon tuottamisen pelkillä ledikomponenteilla ilman häviöllisten fosforoivien materiaalien käyttöä.

Inspiroivan tieteellisen työympäristön lisäksi työskentely ruotsalaisessa yliopistossa on mielestäni mielettömän hauska tilaisuus tutustua ruotsalaiseen kulttuuriin. Työn ulkopuolella olen tutustunut ruotsalaiseen elämään mm. jatkamalla musiikkiharrastustani Lundin akateemisessa kuorossa. Ruotsissa on hauskaa esimerkiksi huomata, että Pohjoismaiden väliset sterotypiat eivät ole täysin tuulesta temmattuja. Esimerkiksi ruotsalaisesta diskuteerauskulttuurista kertoo jokaperjantainen koko tutkimuslaitoksen henkilökunnan kahvihetki(eli tietysti fredagsfika), jossa esitellään kaikki uudet työntekijät, tiedotetaan tulevista käytännön asioista ja yritetään antaa jokaiselle mahdollisuus sanoa mielipiteensä. Olen huomannut, että tämä on varsinainen kulttuurishokki erityisesti Pohjoismaiden ulkopuolelta tuleville heidän ensimmäisellä työviikollaan. Jonkinlaista hassunkurista ylpeyttä herättää myös se, miten vahvasti vastavuoroinen stereotypia metsässä viihtyvästä ja halkoja hakkaavasta suomalaisesta elää täällä. Esimerkkejä vitseistä jotka ei selvästikään vanhene koskaan ovat (1) kysyä minulta onko minulla töissä mukana puukko sekä (2) kertoa minulle suomalaisesta kuohuviinistä eli Koskenkorvasta kivennäisvedellä. Ennen kaikkea Ruotsissa työskentely ja asuminen ovat kuitenkin vahvistaneet paljon pohjoismaista identiteettiäni sekä saaneet huomaamaan miten paljon meillä on yhteisiä arvokkaita asioita, joita osaamme toivottavasti jatkossakin viedä yhdessä eteenpäin.