ɫɫ

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

Two students and a professor sitting around a table, talking and looking at laptop screen.
Tutkimus ja taide, Opinnot Julkaistu:

Tule uusien tohtoriopiskelijoiden tutoriksi syyskuussa 2025

lmoittaudu uusien tohtoriopiskelijoiden tutoriksi orientaatiopäiville!
Henkilö lukee kirjaa ison valaistun 'A'-kyltin edessä.
Mediatiedotteet Julkaistu:

Yli puolet korkeakoulutetuista maahanmuuttajista työllistyy Espoon ja Aalto-yliopiston kehittämällä palvelulla

۳ٱ𾱲ٲöllä on saatu aikaan erinomaisia tuloksia korkeakoulutettujen maahanmuuttajien työllistymisessä.
Vasemmassa kuvassa immuniteetti on paikallinen, kun oikeassa kuvassa se on satunnainen. Kuva: Jari Saramäen tutkimusryhmä, Aalto-yliopisto.
Tutkimus ja taide Julkaistu:

Tuore tutkimus osoittaa: Pandemioissa laumaimmuniteetti ei jakaudu tasaisesti

Pandemioiden torjunnassa ihmisten välisten sosiaalisten verkostojen ymmärtäminen on yhtä tärkeää kuin tietää, kuinka moni on immuuni.
Metsä, jossa vihreä sammalpeitto ja ohuita puita, neliönmuotoinen mittakehä sammalen päällä.
Mediatiedotteet Julkaistu:

Satelliittikuvat paljastavat ennallistamisen vaikutukset turvemailla

Yli 20 vuotta kattava satelliittiaineisto osoittaa, että ennallistettujen turvemaiden lämpötila ja heijastavuus alkavat muistuttaa luonnontilaisia soita noin vuosikymmenessä.