Fabrication of Semiconductor Nanowires for Optical Studies

 |  Login

Show simple item record

dc.contributor Aalto-yliopisto fi
dc.contributor Aalto University en
dc.contributor.advisor Kujala, Sami, Dr., Aalto University, Department of Electronics and Nanoengineering, Finland
dc.contributor.author Kakko, Joona-Pekko
dc.date.accessioned 2017-12-15T10:02:59Z
dc.date.available 2017-12-15T10:02:59Z
dc.date.issued 2017
dc.identifier.isbn 978-952-60-7744-4 (electronic)
dc.identifier.isbn 978-952-60-7743-7 (printed)
dc.identifier.issn 1799-4942 (electronic)
dc.identifier.issn 1799-4934 (printed)
dc.identifier.issn 1799-4934 (ISSN-L)
dc.identifier.uri https://aaltodoc.aalto.fi/handle/123456789/29075
dc.description.abstract Nanowires (NWs) are wire-like nanoscale structures that hold promise for next generation electronic and optoelectronic applications, such as light emitting diodes and solar cells. The small dimensions of the NWs cause optical phenomena that can be utilized in these applications. This thesis presents the results of the optical studies of NWs with controlled dimensions and positions and how to engineer the response of light in NWs to increase the efficiency of optoelectronical applications. Selective-area epitaxy was used to fabricate NWs with controlled dimensions and positions for the optical studies. Reflectance and cross-polarization spectroscopy were used to study the response of light from NW arrays. Reflectance revealed that the light trapping can be improved with Parylene-C coating of NWs and with dual-type NW arrays. Cross-polarization was used to characterize the optical modes in NWs. This is crucial, for example, in the optimization of the wavelength selective absorption in NWs. Position-control of the NWs also enabled to draw conclusions how certain optical phenomena and lattice vibrations can couple between neighbouring NWs. When the spacing was sufficient, the second harmonic generation from NWs had a non-overlapping emission pattern, centered on individual NWs. The large enough spacing allowed to see them clearly. When the NWs were used as THz radiation sources, the generated intensity was highest when the wavelength of the excitation light matched to the NW spacing. Additionally, quantized lattice vibrations in NWs were not affected by the NW spacing. Only the change in diameter had an effect on the lattice vibrations, thus no elastic coupling existed between neighbouring NWs. en
dc.description.abstract Nanolangat ovat nanomittakaavan lankamaisia rakenteita, joita povataan alustoiksi seuraavan sukupolven elektroniikan ja optoelektroniikan sovelluksiin, kuten ledeihin ja aurinkokennoihin. Näkyvän valon aallonpituutta pienemmät mitat aiheuttavat optisia ilmiöitä, joita voidaan käyttää hyväksi yllämainituissa sovelluksissa. Tässä väitöskirjassa esitetään, kuinka valo käyttäytyy nanolangoissa, kun niiden mittoja – halkaisijaa, pituutta ja keskinäistä etäisyyttä – muutetaan ja kuinka valon vastetta nanolangoista muutetaan hallitusti, jotta optoelektronisten sovellusten hyötysuhdetta saataisiin parannettua. Selektiivistä epitaksiaalista kasvatusta käytettiin määrittämään nanolankojen pituus, halkaisija ja keskinäinen etäisyys, jotta optisia ilmöitä voitiin tutkia hallitusti. Heijastus- ja ristipolarisaatiomittauksia käytettiin tutkimaan valon vastetta nanolangoista. Heijastusmittaukset paljastivat paryleeni-C:llä pinnoitetun nanolankarakenteen ja niin sanotun tuplalankarakenteen parantavan valon imeytymistä rakenteseen. Ristipolarisaatiomittauksella pystyttiin tunnistamaan osa optisista moodeista suoraan nanolangoista, mikä on tärkeää kun halutaan optimoida vahvasti halkaisijasta riippuva aallonpituusherkkä absorptio. Nanolankojen paikan määrityksellä pystyttiin lisäksi päättelemään, miten niiden keskinäinen etäisyys vaikuttaa valon tai hilavärähtelyjen kytkeytymiseen vierekkäisiin lankoihin. Kun keskinäinen etäisyys oli riittävä, havaittiin selvä emissiokuvio yksittäisten nanolankojen ympärillä, kun nanolankoja käytettiin valon taajuustuplaamisessa. Tällöin kuviot eivät näkyneet päällekkäisinä. Kun nanolankoja käytettiin THz-säteilylähteinä, saatu intensiteetti oli suurimmillaan kun keskinäinen etäisyys täsmäsi sisääntulevan valon aallonpituuteen. Lisäksi havaittiin, että kvantittuneet hilavärähtelyt nanolangoissa eivät muuttuneet keskinäisen etäisyyden muuttuessa, vaan ainoastaan langan halkaisijan muuttuessa. Tämä viittaa siihen, etteivät hilavärähtelyt kytkeydy vierekkäisiin nanolankoihin. fi
dc.format.extent 70 + app. 74
dc.format.mimetype application/pdf en
dc.language.iso en en
dc.publisher Aalto University en
dc.publisher Aalto-yliopisto fi
dc.relation.ispartofseries Aalto University publication series DOCTORAL DISSERTATIONS en
dc.relation.ispartofseries 235/2017
dc.relation.haspart [Publication 1]: Joona-Pekko Kakko, Tuomas Haggrén, Teppo Huhtio, Veer Dhaka, and Harri Lipsanen. Reflectance measurements of Triangular Lattice GaAs Nanowire Arrays. In IEEE 14th International Conference on Nanotechnology, Toronto, Aug 2014, pp. 810-814, DOI: 10.1109/NANO.2014.6968093
dc.relation.haspart [Publication 2]: Joona-Pekko Kakko, Antti Matikainen, Nicklas Anttu, Sami Kujala, Henrik Mäntynen, Vladislav Khayrudinov, Anton Autere, Zhipei Sun, and Harri Lipsanen. Measurement of Nanowire Optical Modes Using Cross-Polarization Microscopy. Scientific Reports, Submitted on Sep 22nd 2017
dc.relation.haspart [Publication 3]: Tuomas Haggrén, Ali Shah, Anton Autere, Joona-Pekko Kakko, Veer Dhaka, Teppo Huhtio, Zhipei Sun, and Harri Lipsanen. Nanowire encapsulation with polymer for electrical isolation and enhanced optical properties. Nano Research, Aug 2017, Volume 10, Issue 8, pages 2657–2666, DOI: 10.1007/s12274-017-1468-8
dc.relation.haspart [Publication 4]: Joona-Pekko P. Kakko, Tuomas Haggrén, Veer Dhaka, Teppo Huhtio, Antti Peltonen, Hua Jiang, Esko Kauppinen, and Harri Lipsanen. Fabrication of Dual-Type Nanowire Arrays on a Single Substrate. Nano Letters, Feb 2015, Volume 15, Issue 3, pp. 1679–1683, DOI: 10.1021/nl504308x
dc.relation.haspart [Publication 5]: Léo Turquet, Joona-Pekko Kakko, Xiaorun Zang, Liisa Naskali, Lasse Karvonen, Hua Jiang, Teppo Huhtio, Esko Kauppinen, Harri Lipsanen, Martti Kauranen, and Godofredo Bautista. Tailorable second-harmonic generation from an individual nanowire using spatially phase-shaped beams. Laser & Photonics Reviews, Nov 2016, Volume 11, issue 1, DOI: 10.1002/lpor.201600175
dc.relation.haspart [Publication 6]: V. N. Trukhin, A. D. Bouravleuv, I. A. Mustafin, J. P. Kakko, T. Huhtio, G. E. Cirlin, and H. Lipsanen. Generation of terahertz radiation in ordered arrays of GaAs nanowires. Applied Physics Letters, Jun 2015, Volume 106, Issue 25, p. 252104, DOI: 10.1063/1.4923211
dc.relation.haspart [Publication 7]: Fariborz Kargar, Bishwajit Debnath, Joona-Pekko Kakko, Antti Säynätjoki, Harri Lipsanen, Denis L. Nika, Roger K. Lake, and Alexander A. Balandin. Direct observation of confined acoustic phonon polarization branches in free-standing semiconductor nanowires. Nature Communications, Nov 2016, Volume 7, Article no. 13400, DOI: 10.1038/ncomms13400
dc.subject.other Electrical engineering en
dc.subject.other Physics en
dc.title Fabrication of Semiconductor Nanowires for Optical Studies en
dc.title Nanolankojen valmistus optisia mittauksia varten fi
dc.type G5 Artikkeliväitöskirja fi
dc.contributor.school Sähkötekniikan korkeakoulu fi
dc.contributor.school School of Electrical Engineering en
dc.contributor.department Elektroniikan ja nanotekniikan laitos fi
dc.contributor.department Department of Electronics and Nanoengineering en
dc.subject.keyword nanowire en
dc.subject.keyword selective-area en
dc.subject.keyword MOVPE en
dc.subject.keyword optical modes en
dc.subject.keyword reflectance en
dc.subject.keyword cross-polarization en
dc.subject.keyword dual-type en
dc.subject.keyword nanolanka fi
dc.subject.keyword selektiivinen kasvatus fi
dc.subject.keyword optiset moodit fi
dc.subject.keyword heijastus fi
dc.subject.keyword ristipolarisaatio fi
dc.subject.keyword tuplalanka fi
dc.identifier.urn URN:ISBN:978-952-60-7744-4
dc.type.dcmitype text en
dc.type.ontasot Doctoral dissertation (article-based) en
dc.type.ontasot Väitöskirja (artikkeli) fi
dc.contributor.supervisor Lipsanen, Harri, Prof., Aalto University, Department of Electronics and Nanoengineering, Finland
dc.opn Zwiller, Val, Prof., KTH Royal Institute of Technology, Sweden
dc.contributor.lab Nanotechnology en
dc.rev Pistol, Mats-Erik, Prof., Lund University, Sweden
dc.rev Turunen, Jari, Prof., University of Eastern Finland, Finland
dc.date.defence 2017-12-21


Files in this item

This item appears in the following Collection(s)

Show simple item record

Search archive


Advanced Search

article-iconSubmit a publication

Browse

My Account