Harvinaisen maametallin lisääminen sinkkiselenidiin lisää sen sovellusarvoa muun muassa aurinkokennoissa (Väitös: M.Sc. Ivan Radevici, 22.5.2015, fysiikka)
Ivan Radevici tutki fysiikan alan väitöstutkimuksessaan sinkkiselenidin (ZnSe) ominaisuuksia. Tuloksista on hyötyä muun muassa aurinkokennojen sekä LED- ja lasersovellusten kehittämisessä.
Turun yliopiston tiedote 13.5.2015
Sinkkiselenidi (ZnSe) on yhdistepuolijohde, jolla on samankaltainen elektronirakenne kuin germaniumilla ja galliumarseenilla, joita käytetään laajasti LEDien tuotannossa. Siksi sinkkiselenidi on hyvä ja halpa malli valoa emittoivien aineiden fysikaalisten ominaisuuksien tutkimukseen. Sinkkiselenidi on myös mahdollisesti tulevaisuudessa yleinen materiaali esimerkiksi lasereissa.
Dooppaaminen eli transitiometallien (esim. rauta tai kromi) tai harvinaisten maametallien (esim. ytterbium) lisääminen ZnSe-kiteisiin muuttaa kiteen ominaisuuksia hallitusti. ZnSe-kiteiden, joihin on lisätty transitiometalliatomeita, emissiospektrissä on laaja emissiokaista infrapuna-alueella, jota voidaan käyttää esimerkiksi säädettävissä lasereissa lääketieteen ja telekommunikaation sovelluksissa. Harvinaisten maametallien lisääminen parantaa tehokkuutta muun muassa aurinkokennoissa.
Ivan Radevici tutki väitöstyössään transitio- ja harvinaisilla maametalleilla doopattujen ZnSe-yksittäiskiteiden emissio-, optisia, sähköisiä ja magneettisia ominaisuuksia laajalla lämpötila-alueella. Doopatuilla kiteillä havaittiin tutkimuksessa monia ominaisuuksia, jotka tekevät siitä sopivan lasersovelluksiin, kuten esimerkiksi lähes täydellinen kvanttitehokkuus huoneenlämpötilassa.
Radevici vertaili tutkimuksessaan eri tavoin kasvatettuja ZnSe-kiteitä ja havaitsi, että tietyillä sisäisten epäpuhtauksien ja kromin kombinaatioilla infrapunasäteilyn intensiteettiä voitiin kasvattaa merkittävästi, mikä on tärkeää sovellusten kannalta.
‒ Yksi suurimmista ongelmista ZnSe-kiteiden sovelluskäytössä on kiteiden kasvatus siten, että niillä on mahdollisimman samanlaiset ominaisuudet. Kaikki kasvatusmenetelmät johtavat kontrolloimattomiin epäpuhtauksiin kiteissä, Radevici kertoo.
Väitöstutkimus osoittaa, että lisäämällä ytterbiumia kiteeseen voidaan kiteen kontrolloimattomia epäpuhtauksia sitoa sähköisesti neutraaleihin komplekseihin, jolloin kiteen sähköiset ominaisuudet näyttävät siltä, että kide on puhtaampi kuin se oikeasti onkaan. Tuloksista on hyötyä sovellusten kannalta.
***
Perjantaina 22. toukokuuta 2015 kello 12 esitetään Turun yliopistossa (Quantum, auditorio, Vesilinnantie 5, Turku) julkisesti tarkastettavaksi M.Sc. Ivan Radevicin väitöskirja Emission, kinetic and magnetic phenomena in rare-earth and transition metal doped ZnSe single crystals (Harvinaisilla maametalleilla ja transitiometalleilla doopattujen ZnSe yksittäiskiteiden emissio-, kineettiset ja magneettiset ominaisuudet). Virallisena vastaväittäjänä toimii professori Sergey Ivanov Pietarista (Ioffe Physical-Technical Institute of RAS) Venäjältä ja kustoksena professori Petriina Paturi.
M.Sc. Radevici on syntynyt vuonna 1987 Chisinaussa Moldovassa ja kirjoittanut siellä ylioppilaaksi 2005. Master of Science -tutkinnon Radevici suoritti 2010 Moldovan valtion yliopistossa. Väitös kuuluu fysiikan alaan.
Väitöskirjan myynti: Turun yliopiston verkkokauppa UTUshop, https://utushop.utu.fi/c/2-annales-universitatis-turkuensis/