Väitöstilaisuus Oulun yliopistossa

 

Väittelijä
Filosofian maisteri Jukka Isohätälä

Tiedekunta ja laitos
Luonnontieteellinen tiedekunta, fysiikan laitos
08 553 1280

Oppiaine
Teoreettinen fysiikka

Väitöstilaisuus
10.2.2012 klo 12

Väitöstilaisuuden paikka
Linnanmaa, OP-sali (L10)

Aihe
Strongly nonlinear transport in semiconductor superlattices

Voimakkaan epälineaarisista kuljetusilmiöistä puolijohdesuperhiloissa

Vastaväittäjä
Tohtori Alexander Balanov, Loughborough University, Englanti

Kustos
Professori Erkki Thuneberg

---

Puolijohdesuperhilat ovat nanorakenteita, jotka koostuvat toistuvista kerroksista kahta eri puolijohdetta. Keinotekoisesti saavutetun pitkän jakson vuoksi rakenteen läpi kulkevan elektronin liikkeeseen liittyvät kvanttimekaaniset ilmiöt tulevat oleellisiksi; tämä puolestaan tekee elektronien virran vasteen ulkoiseen sähkökenttään epälineaariseksi.

Tässä väitöstyössä on tutkittu teoreettisesti kuljetusilmiöitä puolijohdesuperhiloissa, sekä niiden käytännön sovellutusmahdollisuuksia. Käytetyt mallit ottavat huomioon sähkövirran vaikutuksen elektronien kokemaan suuritaajuuksiseen sähkökenttään, mikä mahdollistaa erilaiset voimakkaan epälineaariset ilmiöt.

Tutkimuksen painopiste on ollut terahertsisäteilyn havaitseminen ja karakterisointi. Säteilykenttä voi synnyttää puolijohdesuperhilassa spontaanin tasajännitteen, joka on mahdollisesti kvantisoitunut, ts. verrannollinen kokonaislukumoninkertaan säteilyn taajuuteen.  Työssä löydettiin uusia keinoja ilmiön käytännön soveltamiseen. Lisäksi tutkittiin elektronien kaaottista dynamiikkaa.  Terahertsisäteilyllä on lukuisia mahdollisia käyttötarkoituksia. Tällä taajuusalueella toimivien laitteiden puutteen vuoksi saaduilla tutkimustuloksilla voi olla suoraa käytännön merkitystä.

Säteilyn tasasuuntaus symmetrisissä rakenteissa vaatii, että mallien antamat sähkövirrat ja -kentät eivät toteuta samaa symmetriaa.  Tällainen ilmiö tunnetaan spontaanina symmetriarikkona. Oleellisena osana tätä väitöstutkimusta on ollut kyseisen ilmiön ymmärtäminen puhtaan matemaattisesti. Saadut analyyttiset tulokset pätevät hyvin yleisellä tasolla ja ovat siten sovellettavissa useisiin tärkeisiin fysikaalisiin järjestelmiin.