Uutiset

Ennätysherkkä valoanturi voi mullistaa kuvantamisen

Julkaistu:
Aalto-yliopiston tutkijat käyttivät anturissa samaa nanorakennetta kuin hyötysuhde-ennätykset rikkoneissa aurinkokennoissaan.

Uuden valoanturin rakenne ja suorituskyky eri aallonpituuksilla.  

Nykyisissä puolijohteisiin perustuvissa valoantureissa iso osa fotoneista jää havaitsematta, koska valoa heijastuu paljon niiden pinnalta. Lisäksi huomattava osa signaalista menetetään komponentin sisäisten virheiden takia.

Nyt Aalto-yliopiston professori Hele Savinin johtama tutkimusryhmä on kehittänyt uuden, erityistä nanorakennetta hyödyntävän valoanturin, joka pystyy vangitsemaan jopa 96 prosenttia fotoneista laajalla aallonpituusalueella. Näkyvän valon lisäksi se havaitsee myös ultravioletti- ja infrapunasäteilyn.

”Heijastushäviöt johtuvat perinteisten valoantureiden sileästä pinnasta. Ongelmaa on yritetty ratkaista erilaisilla heijastusta estävillä pinnoitteilla, mutta ne toimivat vain tietyillä, kapeilla aallonpituusalueilla. Kehittämämme nanorakenne sen sijaan vangitsee valonsäteet aallonpituudesta tai tulokulmasta riippumatta, jolloin heijastushäviötä ei pääse tapahtumaan. Alhaisesta tulokulmasta on hyötyä erityisesti tuikemateriaalia käyttävissä röntgenantureissa”, Savin selittää.

”Toinen parannuksemme liittyy valoanturissa olevan puolijohdeliitoksen valmistamiseen. Tavallisesti niin kutsuttu valoa keräävä pn-liitos toteutetaan lisäämällä puolijohteeseen erityyppisiä seosatomeja, jotka kuitenkin samalla lisäävät anturin sähköisiä häviöitä. Me onnistuimme välttämään tämän luomalla nanorakenteen avulla puolijohteen sisään voimakkaan sähkökentän, joka kerää signaalin tehokkaasti ilman perinteistä pn-liitosta.”

Kaupallista potentiaalia

Hele Savinin ja hänen kollegoidensa valoanturissa käyttämä nanorakenne on sama, jota ryhmä hyödynsi pari vuotta sitten hyötysuhde-ennätyksen lyöneissä aurinkokennoissaan. Valoanturit ja aurinkokennot muistuttavat perusrakenteeltaan paljon toisiaan, ja idea uudenlaisesta valoanturista syntyikin aurinkokennotutkimuksen lomassa. Komponentin toteutus ja prosessointi tehtiin kokonaisuudessaan Aalto-yliopiston OtaNano-keskuksen puhdastiloissa.

Hankkeessa mukana ollut ja aiemminkin valoantureita kehittänyt vanhempi tutkija Mikko Juntunen näki uudessa anturissa myös kaupallista potentiaalia.

”Kvanttihyötysuhteessa, eli siinä, kuinka suuren osan fotoneista saamme talteen, valoanturimme on selkeästi parhaiden kaupallisten kilpailijoiden yläpuolella.” Juntunen kertoo tyytyväisenä.

Uuden valoanturin rakenteelle on haettu patenttia, ja sen kaupallistamiseen on saatu Tekesin Tutkimuksesta uutta liiketoimintaa -rahoitusta. Paremmille valoantureille löytyy paljon sovellusalueita erityisesti lääketieteellisessä ja turvallisuuteen liittyvässä kuvantamisessa. Ryhmä etsii myös jatkuvasti uusia käyttökohteita keksinnölleen erityisesti haastavista ultravioletti- ja infrapuna-alueen sovelluksista.

Tutkimustulokset julkaistiin 14.11.2016 Nature Photonics –tiedejulkaisussa.

äپٴᲹ:

Professori Hele Savin
p. 050 541 0156
hele.savin@aalto.fi

Vanhempi tutkija Mikko Juntunen
P. 040 8609 663
mikko.juntunen@aalto.fi

Lue myös:

  • äٱٳٲ:
  • Julkaistu:
Jaa
URL kopioitu

Lue lisää uutisia

Kolme ihmistä puistossa, taustalla vuoria. Yksi istuu penkillä, kaksi seisoo maisemaa katsellen.
۳ٱ𾱲ٲö, Tutkimus ja taide, Opinnot, Yliopisto Julkaistu:

Hae vierailevaksi professoriksi tai tutkijaksi Université Grenoble Alpes:iin

Unite!-yliopistoallianssiin kuuluva Université Grenoble Alpes (UGA) on avannut haun kansainvälisten tutkijoiden lyhytaikaisille vierailuille.
Keskellä valokuva Eloi Molinerista ja tiimitovereista konferenssin lavalla, ympärillä kuvat palkinnoista.
Palkinnot ja tunnustukset, Tutkimus ja taide Julkaistu:

Tutkijatohtori Eloi Moliner on tehnyt historiaa viisinkertaisena palkinnonsaajana

Eloi Moliner on yksi Aalto-yliopiston palkituimmista väitöskirjatutkijoista; haluamme juhlia hänen menestystään ja panosta signaalinkäsittelyn alalla.
Kaksi ihmistä, Matti Alahuhta ja Sari Baldauf, istuvat harmaissa nojatuoleissa tumman verhon edessä. Toinen pukeutunut siniseen pukuun, toinen ruskeaan mekkoon.
۳ٱ𾱲ٲö, Tutkimus ja taide, Opinnot, Yliopisto Julkaistu:

Kahden miljoonan lahjoitus Aalto-yliopiston uuteen monialaiseen kandidaattiohjelmaan – lahjoittajina Matti Alahuhta, Sari Baldauf, Antti Herlin ja Jorma Ollila

Monialainen kandidaattiohjelma yhdistää tekniikkaa, kauppatieteitä, taiteita ja suunnittelua.
Ohjelman ensimmäinen vuosikurssi aloittaa syksyllä 2027.
Henkilö, jolla on värikäs paita ja ruskea hattu, puhuu mikrofoniin, taustalla kuva metsänäkymästä.
Tutkimus ja taide Julkaistu:

Tutkimus hyvinvoinnista osoittaa: vapaus valita tekee onnellisemmaksi – erityisesti vauraissa ja yksilökeskeisissä maissa

Autonomia eli kokemus siitä, että voi vaikuttaa omaan elämäänsä on yhteydessä hyvinvointiin kaikkialla maailmassa. Tuore tutkimus kertoo, että sen merkitys onnellisuudelle korostuu vauraissa ja yksilökeskeisissä maissa.