Headlines

• The table of contents
• will be automatically generated!

Micronova - Experts in Micro and Nanotechnology

Micro and nanotechnology research conducted by the VTT Technical Research Centre of Finland and by the Helsinki University of Technology (TKK) complement each other at their jointly run R&D centre Micronova, on the Otaniemi Technology Campus in Espoo. Micronova is VTT's and TKK's means of ensuring that Finland is able to maintain the highest international level of research and application in micro and nanotechnology.

"We also develop industry training and ensure the efficient use of costly R&D resources," says Veli-Matti Airaksinen, Director of TKK's Micro and Nanofabrication Centre at Micronova.

Both organisations' strengths in micro and nanotechnology are united at Micronova. The centre's resources are also available for use by outside researchers. In addition, research groups of several companies operate at Micronova.

"We have created an exceptionally broad research centre that covers all parts of the R&D value chain, from training and basic research to applied research, R&D services, and even small-scale manufacturing. The centre also functions as a technology park," explains VTT's R&D Vice President Jussi Tuovinen.

Micronova's greatest strengths are the interdisciplinary personnel, the centre's excellent processing capabilities for nano and microdevices as well as its extensive research functions, in which nanotechnology is integrated with materials research, optoelectronics and photonics, physics, chemistry, biology and microsystems. With the help of the research centre's expertise and staff, rapidly developing new fields of research can be monitored and applied.

"By combining the expertise of research groups that work in close cooperation with one another, technologies can be adapted in innovative ways - all the way to the system level, if necessary," says Tuovinen.

Besides VTT's and TKK's mutual R&D activities, Micronova's research units are involved in a variety of collaborative projects with national and international companies, universities and research centres.

Research is mainly funded by industry, the National Technology Agency of Finland (Tekes), the Academy of Finland and international programs. Micronova's research focuses on micro and nanotechnology, microsystems, photonics, micrometer and millimeter wave technology, printed electronics, and sensors and detectors.

Increased cooperation

In 2007, Professor Seppo Honkanen will lead a project called Heterogeneous Integration, which will strengthen TKK's and VTT's cooperation in photonics and microsystems. The project is funded by Tekes.

"Micronova is a very attractive research environment, so it is beginning to get nicely crowded here. The number of staff at the centre has been increasing steadily and has already exceeded 300!" says Airaksinen.

Tuovinen represents VTT's technological know-how as part of the Micronova cooperation. He heads the knowledge cluster dealing with VTT's microtechnologies and sensor technologies, which includes experts from Espoo and Oulu.

"The cooperation between TKK and VTT at Micronova is an important part of our operations. The distribution of work is clear, and there are practically no overlapping interests. TKK's priorities lie in the training of experts and basic research, while VTT's operations are focused on applied research and assignments from companies. Thus, TKK and VTT are not in competition with one another, but rather they are in a mutually beneficial strategic partnership," explains Tuovinen.

VTT, TKK and the companies in Micronova together form a unique combination, which is necessary in order to be able to control the entire chain of innovation. Micronova already forms a small-scale technology park.

Customer Director Ilkka Suni handles VTT's customer relationships in the electronics sector. He considers the strategic partnership between VTT and TKK important in terms of the national development of the micro and nanotechnology industry.

"Micronova's goal is to become the Finnish 'Minatec'. The operating model of the French centre for innovation in micro and nanotechnology is quite similar to Micronova's. Cooperation within Micronova is already a success. Now it's time to come up with a common marketing scheme and a brand," concludes Suni.

Micronova's technology expertise

• Microelectronics
• Microsystems
• Microwave & Millimeter Wave Technology
• Nanotechnology
• Photonics & Optics
• Sensors & Detectors
• Printed Electronics

Micronova Board of Directors

In September 2006 a joint Board of Directors was appointed for Micronova. This new structure will enable closer collaboration between the partners and fully utilize of the research work and facilities. Members of the Board of Directors are:

• Dr. Jussi Tuovinen, Vice President, R&D, Microtechnologies and Sensors, VTT Technical Research Centre of Finland
• Mr. Ilkka Suni, Vice President, Business Solutions, Electronics, VTT
• Mr. Heikki Kuisma, Vice President, Research, VTI Technologies
• Mr. Bob Iannucci, Senior Vice President and Head of Nokia Research Center
• Dr. Outi Krause, Vicerector, TKK
• Dr. Harri Lipsanen, Professor, Micro and Nanosciences Laboratory, Micronova/TKK

Mr. Veli-Matti Airaksinen, Director of Micro and Nanofabrication Centre, was called as an Expert for the Board of Directors. Dr. Hannu Kattelus, Technology Manager, VTT, was called as the secretary of the Board of Directors.

 

Millennium Technology Prize winner Professor Shuji Nakamura visited Micronova in September

Millennium Technology Prize winner Professor Shuji Nakamura visited Micronova September 12th, 2006. Professor Nakamura met with Professor Harri Lipsanen and his research group as well as Vice President Jussi Tuovinen from VTT.

In the beginning of the visit Professor Nakamura gave a lecture about new technology based on gallium nitride technique. This would give the Third World countries an opportunity to use sun light for wireless energy made possible by gallium nitrides.

- Already developed applications show that with GaN based LED technology it is possible to significantly reduce energy consumption worldwide, says Professor Nakamura.

- Gallium nitride based LEDs make it possible to produce environmentally friendly and energy efficiency lighting to the Thirld World countries, decontaminate drinking water more efficiently and cheaply as well as help to capture data much better than before.

Professor Nakamura also shared a vision about gallium nitride as a solution for the production of hydrogen for fuel by photocatalysis of water. Gallium nitride is able to store sunlight energy with the help of quantum well structure, and so no electricity at all will be needed for the splitting of water.

Micronova has Finland's only GaN structure manufaturers

Professor Harri Lipsanen from the Laboratory of Micro and Nanosciences told for his part how his research group has managed to develop a technique which makes it possible to significantly reduce the amount of crystal defects which affect the brightness of the LEDs.

Professor Lipsanen is the first professor of nanotechnology in Finland (year 1999) and he was only just chosen to be the Finnish person in charge of a programme called Photonic Integrated Circuits by Heterogeneous Integration for Telecommunication and Sensor Applications (2007-2011). The programme is part of the Finland Distinguished Professor Programme (FiDiPro) of Tekes (Finnish Funding Agency for Technology and Innovation).

- The light of the LEDs and lasers are produced inside the 2-3 nanometers thick layers (this is only about 10 atomic layers) which are called quantum wells. The colour of the output light is controlled by the amount of indium added to the gallium nitride in these wells. This new technique has also clearly improved the quality of quantum wells, says Professor Lipsanen.

The Laboratory of Micro and Nanosciences of Helsinki University of Technology (TKK) situated at Micronova, has researched and produced compound semiconductor structures which have been used in optoelectronics components for more than 20 years. The research group has developed for example the first semiconductor lasers in Finland and unique quantum dot and nanowire stuctures for nanotechnology.

Among the equipment at the Laboratory of Micro and Nanosciences are Finland's only MOCVD facilities such as are also used by Professor Shuji Nakamura for the production of GaN-based LEDs and lasers.

The fabrication of visible (blue, green and white) LEDs is started by making GaN based layers of atomic layer accuracy on top of the sapphire discs using the MOCVD method. However, on the microscopic level there are lots of crystal defects which decrease the brightness of the LEDs. The research group has managed to significantly decrease the amount of these defects by the technique they developed.

During the last three years the Laboratory of Micro and Nanosciences has in close co-operation with a start up company OptoGaN developed innovatory methods to increase brightness of the GaN-based LEDs and lasers. OptoGaN has already started GaN industry in Finland.

The LED research at VTT

VTT (Technical Research Centre of Finland) has a broad LED-related research complex in the research programme for printed intelligence. They develop organic light emission displays (OLED).

- With this method it is possible to produce cheap large LED-displays and smart packs, Vice President Jussi Tuovinen from VTT said.

LED technology has been utilised in the production of array spectrometers for materials research in the infrared area. This method has been applied to industrially required process measurements e.g. measuring the texture and quality of food. In the future, the LEDs in the ultraviolet area produced by professor Nakamura will also be used in the spectrometers. This technology can be applied for example to the measurements needed by the pharmaceutical industry.

For more information:

Micro and Nanosciences, MNS, TKK
Professor Harri Lipsanen
harri.lipsanen@tkk.fi
Phone +358-9-451 3123

Vice-president Jussi Tuovinen
VTT
jussi.tuovinen@vtt.fi
tel. +358 20 722 6508

 

TKK Strengthens Its Micro and Nanotechnology Expertise at Micronova

By restructuring the organisation micro and nanotechnology research and maintenance of the research infrastructure will be divided into two separate units.

Micro and Nanosciences Laboratory - MNS

Helsinki University of Technology (TKK) strengthens its micro and nanotechnology research and teaching by reorganising the micro and nanotechnology research units of the Electrical and Communications Engineering Department at Micronova. Professor Harri Lipsanen will act as leader for the new Micro and Nanosciences Laboratory. The laboratory will comprise of seven different units lead by professors and docents. The research of the laboratory will concentrate on developing photonics, nanotechnology and electronics as well as micro and nanosystems.

- The change will make the interaction between the research groups more effective and work in favour of new innovations as well as strengthen Micronova's position as a leading micro and nanotechnology research environment, says professor Harri Lipsanen.

Micro and Nanofabrication Centre - MINFAB

Reorganisation will split the functions supporting research infrastructure as a separate unit called Micro and Nanofabrication Centre - MINFAB.

- Micronova is unique in our country, a micro and nanotechnology research and fabrication environment that is open also for researcher outside TKK. With the organisational changes MINFAB will concentrate on the upkeep and development of the jointly used research and fabrication infrastructure at Micronova. The Micro and Nanofabrication Centre will also develop common support and service functions, says director Veli-Matti Airaksinen.

From TKK there are about 100 people working in Micronova in the following specialities:

• Micro and nanotechnology, Professor Harri Lipsanen
• Optics and molecular materials, Professor Matti Kaivola
• PICO-group, Professor Jukka Pekola
• Polymer science centre, PhD Barbro Löfgren

Finland's leading micro and nanotechnology research centre Micronova is located in Otaniemi, on the largest technology campus in the Nordic Countries. In Micronova the research knowledge of both VTT and TKK is combined and over 300 researchers from VTT, TKK and several companies work there.

Contact details:

Micro and Nanosciences, MNS, TKK
Professor Harri Lipsanen
harri.lipsanen@tkk.fi
Phone +358-9-451 3123

Micro and Nanofabrication Centre, MINFAB, TKK
Director Veli-Matti Airaksinen
veli-matti.airaksinen@tkk.fi
GSM +358-50-341 4766

Micronova
Visiting address: Tietotie 3, Otaniemi
www.micronova.fi

 

Three International Top Researchers start at Micronova in the beginning of the Year 2007

Two units of the Helsinki University of Technology (TKK), Center for New Materials and Micronova, will get three top researchers from the Finland Distinguished Professor Programme (FiDiPro) which is funded by the Academy of Finland and the Finnish Funding Agency for Technology and Innovations (Tekes). The research programmes will bring three top researchers to strengthen Finnish research of micro and nanosciences at TKK from the beginning of the year 2007. Altogether TKK was provided with five FiDiPro researchers.

The goal of the FiDiPro is to raise the level of scientific and technological knowledge and know-how in Finland and to add a more international element to the Finnish research system. Universities and research institutes named close to a hundred researchers to be funded within the programme. In the end, the Academy of Finland and Tekes decided to fund 24 research projects with 17.5 million euros.

Photonic Integrated Circuits by Heterogeneous Integration for Telecommunication and Sensor Applications

Professor Seppo Honkanen from the University of Arizona will lead a project called Photonic Integrated Circuits by Heterogenous Integration for Telecommunication and Sensor Applications. The main goal of this project is to build a world-class research program on Photonic Integrated Circuits at Micronova. In particular, novel schemes will be developed to integrate photonic components based on different material systems. It is expected that this project will result in a new class of integrated photonic "chips", in which the advantages of different material systems will complement each other. These devices will have potential for greatly improved performance and reduced cost.

- Honkanen will improve the already strong profile of Micronova as a leading research centre on photonics in Finland, says the Head of the new TKK Micro and Nanosciences unit, Professor Harri Lipsanen who introduced this project to FiDiPro.

Role of optics and photonics in the developments of micro and nanoscale equipment and technology

Professor Ari T. Friberg, Royal Institute of Technology, Sweden, will strengthen the research of optical physics and photonics at Micronova. He is reviewed as being among the one per cent of top scientists in the world in the fields of optics and photonics. He is an internationally highly recognised scholar with an extensive and varied list of publications.

The project's main research field is optical physics. Advancements in optics and photonics are key drivers for technological innovations of the 21st century. In particular optical phenomena, components and devices in micro and nano scale dimensions will play an ever more important role. One of the goals is to make Finland stand as one of the leading centres of micro and nano optics research in Northern Europe. The research project is run jointly by Helsinki University of Technology and the University of Joensuu.

- It is very important to have one of the world's top scientists in optics research, Professor Friberg, back in his home country. And that is not only meaningful to TKK but to the research of optics and photonics as a whole in Finland, says the Head of the Optics and Molecular Materials Laboratory, Professor Matti Kaivola who introduced the project to FiDiPro.

Nanometre-scale processing and synthesis

Professor Antti-Pekka Jauho from the Technical University of Denmark will come to strengthen research in the field of computational nanotechnology. The project is concerned with the study of nanometre-scale processing and synthesis that open new possibilities for electronics components and devices. New, functional materials can be applied not only as more efficient and versatile processing and memory circuits but also as various kinds of sensors and actuators.

- Professor Jauho brings a very important contribution to the research and teaching of nanosciences at TKK. Professor Jauho is the leading scientist in the world in the field of quantum transport theory, says Academy Professor Risto Nieminen from the Laboratory of Physics at TKK.

FiDiPro is also geared towards supporting research-driven profiling of universities and research institutes and creating new kinds of international cooperation between university-based research and business companies.

Contact information:

Professor Harri Lipsanen
Micro and Nanosciences Laboratory, TKK
harri.lipsanen@tkk.fi
tel. +358 9 451 3123

Professor Matti Kaivola
Optics and Molecular Materials Laboratory, TKK
matti.kaivola@tkk.fi
tel. +358 9 451 3151

Professor Risto Nieminen
Laboratory of Physics, TKK
risto.nieminen@tkk.fi
tel. +358 9 451 3105

www.micronova.fi
www.umk.fi www.tkk.fi

 

VTT's world-class cleanroom facilities restored to full operational condition

VTT offers world-class research in microelectronics. The VTT cleanroom facilities at Micronova in Espoo, Finland that suffered considerable damage in February because of a fire has now been fully restored to service condition. It is expected that research activities can be resumed within the next few weeks.

The air-conditioning system and most of the cleanroom structures that were damaged in the fire have been completely replaced. Covering a floor area of 1,100 m², the cleanroom suffered considerable damage in the fire, with the cost of renovation and refurnishing estimated at approximately EUR 13.5 million. The new and restored research equipment is currently being installed, and process start-up was begun at the same time as the installation work. The facilities are expected to be in full working order and available for research by the end of the year.

The cleanroom serves research in micro and nanoelectronics, using equipment such as a CMOS-based production line for integrated circuits and MEMS components, as well as specialised equipment for deep etching in silicon and silicon dioxide. The facilities also house equipment required for materials research, particularly for the needs of nanoelectronics research.

Much of the research equipment destroyed in the fire has been replaced with new, equally powerful equipment. For example, the move from 100 mm to 150 mm wafer size in the production of integrated circuits and semiconductor components can be regarded as a significant improvement, furthering VTT's partnering opportunities with the industrial sector.

Micronova is a leading centre for excellence in micro and nanotechnology run jointly by the VTT Technical Research Centre of Finland and the Helsinki University of Technology. There are nearly 300 research specialists working at the Micronova facilities in Otaniemi, Espoo. This building is the largest cleanroom used for micro and nanoelectronics in the Nordic region. Micronova partners with various universities, research institutes and commercial enterprises in international world-class research.

Additional information

Jussi Tuovinen
Technology Director
+358 20 722 6508

Ulrika Gyllenberg
Cleanroom Manager
+358 20 722 6664

 

Textbook for microfabrication - Introduction to Microfabrication

Docent Sami Franssila from Micronova, TKK, has written an English language semiconductor textbook called "Introduction to Microfabrication" based on his course handouts. In his book Franssila aims to redefine the character and structure of the basic microtechnology course. The book covers all of microfabrication, with an emphasis on IC circuit and MEMS component technologies.

The publisher of the book, British John Wiley & Sons decided to publish the book in Chinese also. China is one of the world's biggest microcircuit users and semiconductor chip manufacturing is growing rapidly.

Introduction to Microfabrication , Sami Franssila (John Wiley & Sons, 2004)

Chinese language book (Publishing House of Electronics Industry, 2006).

The book is available in English from http://www.amazon.co.uk and directly from Wiley http://www.wiley-vch.de and in Chinese from Publishing House of Electronics Industry http://www.phei.com.cn

 

Quantised heat conduction by photons observed: Physicists at the Low Temperature Laboratory of Helsinki University of Technology publish path breaking results in Nature

In a recent experiment, to be published in Nature on November 9, Dr Matthias Meschke and professor Jukka Pekola, together with Dr Wiebke Guichard, a coworker from French CNRS, investigated heat exchange between two small pieces of normal metal, connected to each other only via superconducting leads. The results demonstrate that at very low temperatures heat is transferred by electromagnetic radiation.

The PICO research group is a part of the Low Temperature Laboratory at Helsinki University of Technology - TKK, Finland. The domain of interest of the PICO research group is how heat is transported in nano and micrometer sized devices on an ordinary silicon chip at only 0.1 degrees above absolute zero.

Generally, even experts take it for granted that superconductors are ideal insulators as regards to usual heat conduction. These new experimental results demonstrate that at very low temperatures heat is transferred by electromagnetic radiation, much in analogy to how light is propagated, along the superconductors, and furthermore these observations show that the heat transfer rate cannot have an arbitrary value: it is limited by what is called a quantum of thermal conductance. As is often the case, this observation contradicts our experiences in daily life. Certainly, one would not see this effect for instance while cooking an egg; it is just another example of how physical laws are changing when quantum mechanics come into play.

These experiments are quite demanding, as they have to measure the temperature of an extremely tiny piece of metal. Any usual thermometer would not do it, as it is simply far too big. Again, only quantum mechanics can provide a solution: nano-sized (about 100 nm in cross-section) probes make use of the quantum mechanical effect of tunneling, that is penetration of particles through a classically forbidden area. Electrical current due to tunneling probes the energy distribution, and thus temperature, of the electrons in the metal. The experiment may have seemed too easy, unless, in order to distinguish the signal from the background, the researchers had to install an "in-situ" switch into the superconducting line: this allowed them to alternatively either pass or reject the heat by electromagnetic radiation through it.

The observation demonstrates a very basic phenomenon, which has no immediate consequences for new products or applications. Yet the observation helps us to understand the fundamental transport mechanisms in nanoscale devices. This effect has implications for, e.g., performance and design of ultra-sensitive radiation detectors in astronomy, whose operation at very low temperature is largely dependent on weak thermal coupling between the device and its environment.

The study has been funded by the Future electronics (TULE) research program of Academy of Finland.

Matthias Meschke, Wiebke Guichard and Jukka P. Pekola, Single-mode heat conduction by photons. Nature November 9th, 2006.

For more information, please contact:

Professor Jukka P. Pekola
Low Temperature Laboratory
Helsinki University of Technology - TKK
pekola@boojum.hut.fi
+358 (0)9 451 4913.
www.tkk.fi

 

New optical measuring method developed at Micronova determines composition of compound semiconductors during manufacturing

The optoelectronics group at Micronova TKK has developed an optical measuring method to define the composition of compound semiconductors during their manufacturing. Normally the compositions of semiconductor structures are determined after manufacturing using x-ray or optical methods. Even small changes in the material composition cause e.g. fluctuations in the wavelength of semiconductor lasers between components.

The method now developed makes it possible to develop such control systems that the composition can be adjusted during growth and the deviation between components can be made smaller. The developed improvement in manufacturing technique speeds up semiconductor laser manufacturing.

The optoelectronics research group under the lead of Docent Markku Sopanen manufactures compound semiconductors using the so called MOVPE-technique. MOVPE is a manufacturing method where from gaseous metallo-organic starting materials semiconductor material is crystallised on a base wafer. The growth on the wafer is monitored by measuring a reflected light beam off the surface of the wafer. The different index of reflection of different materials makes it possible to determine the composition of growing layers.

The method itself isn't new as such, but researches Outi Reentilä and Marco Mattila have developed the method so, that the composition of even very thin layers can be determined. This is a significant improvement, because the light production of semiconductor lasers today is largely based on the use of less than 10 nanometre thick layers, so-called quantum wells.

German optical measurement devices producer LayTec GmbH (http://www.laytec.de) brought up the method developed at Micronova in their newsletter http://www.laytec.de/fileadmin/laytec/newsletter/newsletter_june_2006.pdf

Publications:

• O. Reentilä, M. Mattila, M. Sopanen, and H. Lipsanen, Nitrogen content of GaAsN quantum wells by in-situ monitoring during MOVPE growth, Journal of Crystal Growth, 290 (2006) 345-349.
• O. Reentilä, M. Mattila, L. Knuuttila, T. Hakkarainen, M. Sopanen, and H. Lipsanen, In-situ determination of nitrogen content in InGaAsN quantum wells, Journal of Applied Physics 100 (2006) 13 509.

Contact details:

Docent Markku Sopanen
TKK, Micro and nanosciences
Micronova
+358-9-451 3124
markku.sopanen@tkk.fi

 

VTT's largest EU project is coordinated by VTT at Micronova

Emerging Nanopatterning Methods (NaPa), an integrated project of FP6, was launched in spring 2004 and it is now halfway through. With a total volume of 31 M€ of which 16 M€ funded by the European Commission, NaPa is currently the largest EU-project coordinated by VTT. The NaPa Consortium has 35 partners from the leading nanofabrication laboratories in 14 European countries. NaPa has six subprojects of which three are focused on the development of different nanopatterning methods: nanoimprinting, soft lithography and self assembly, and MEMS-based nanopatterning. The remaining three subprojects focus on materials development, tool development and modelling in close collaboration with the groups working on the patterning methods.

Step and stamp imprint lithography (SSIL) is a nanopatterning technique developed by VTT at Micronova. In this technique a small patterned silicon chip is used as a stamp and the pattern is copied onto a polymer layer by imprinting. The same pattern can be copied onto a large area by stepping and repeating the imprinting. The polymer used is either thermoplastic or UV-curable. The patterned polymer layer can be used e.g. as an etch mask for patterning silicon or quartz. SSIL is an excellent technique when replication of small sub-100 nm scale features onto large area is needed. In collaboration with VTT a French company SUSS MicroTec S.A.S. has developed a nanoimprinting tool based on this technique (NanoImprint Stepper, NPS300). A prototype is installed and in use at Micronova Clean Room as one of the most prominent outcomes of the NaPa project.

As a part of NaPa, VTT also develops roll to roll methods capable of nanopatterning. A laboratory scale roll to roll tool, where gravure printing, flexo printing and hot embossing techniques are combined to be used in one single run, has been designed by VTT for nanopatterning research at Micronova.

The concept of NaPa, where a large number of groups from universities, research institutes and industry working together with common interests, has proven to be successful. During the first two years the collaboration has increased considerably and the feedback from the Commission has been very positive.

More information: Jouni Ahopelto (jouni.ahopelto@vtt.fi) and Päivi Majander (paivi.majander@vtt.fi)

Project Webpages: www.napaip.org

 

VTT replaces quartz with silicon in timing circuit

Miniaturised and wireless electronics step into new age

Technical Research Centre of Finland VTT, in co-operation with VTI Technologies Oy, has developed a new timer circuit that is one hundred times smaller than the traditional quartz crystal. The substitution of silicon for quartz opens up totally new possibilities for reducing the size of electronic devices and for improving their performance. The device is especially helpful in the realization of wireless electronics. For example, it is possible to install buttons, biometric detectors and precise clocks into smart cards that are thinner than anything seen before.

Press conference webcasting >>

A reference of time - a clock - is an integral part of our life, for example, in helping us to synchronize our lives with the surrounding society.

Quite similarly, a reference of time or frequency is needed practically in all electronic devices to allow coherent communication within the device and with the outside world.

For example, in radios and cell phones, the frequency reference enables the reception of exactly the right signal from the fizzling chaos of radio waves.

The central problem of quartz resonators is their large size in comparison with the highly miniaturised integrated circuits. The situation is like having 100 kilometres tall giants serving a single purpose, time, for a city of some million inhabitants.

With size less than one square millimeter the silicon microresonator demonstrated by VTT and VTI enables combining it with integrated circuits in a way not possible with quartz crystals.

Wide range of applications

The new microresonator foreruns in the way to intelligent sub-millimetre electronics and responds to today's challenge for further miniaturising and increasing functionality of consumer electronics where radios will replace cables. This cannot be done just by shrinking integrated circuits alone but miniaturisation of supporting components is also required.

Furthermore, the microresonator opens up e.g. entire new ways to develop and implement devices for wireless local area networks like miniature radio receivers. These will find their ways to everyday objects like clothes, shoes, earphones and eye glasses.

Microresonators are also needed in other devices used for wireless communication and data processing. Smart cards, for instance, will become thinner and more intelligent and they do not need any reader. The card may also have a display and biometric identification sensor.

Intelligent electronics will be everywhere; in homes, public spaces, roads, portable equipment, health care, identification and payment.

Manufactured in Finland

Quartz crystal resonators are perhaps the second most important component, right after integrated circuit, in any electrical equipment.

The annual world-wide sales of quartz resonators is over a 4 billion units, worth of USD 3 billion (EUR 2.5 billion).

There are already three small start-up companies that have launched their first silicon oscillators. Stability-wise VTT and VTI are the technology leaders.

In the first stage, silicon resonators will replace quartz resonators in products where size really matters. But in the long run evolution of quartz technology can't compete with silicon technology.

VTI Technologies, a leading silicon accelerometer and pressure sensor manufacturer, is reviewing the business potential of silicon resonators. VTI's sensors are widely applied in automotive, medical and sports applications.

If business partners are found VTI is planning to start the manufacturing of silicon resonators in Finland. In this, the company can utilise existing know-how and manufacturing lines. VTI is ready for large volume. Currently the annual sensor production is 23 million units and can be expanded to more than a 100 million.

Additional information

Aarne Oja
Research Professor, VTT
+358 20 722 6526

Ville Kaajakari
Senior Research Scientist, VTT
+358 20 722 7202

Heikki Kuisma, Vice President, Research, VTI Technologies Oy
+358 9 879 181

See also
Press conference webcasting

 

Finnish technology for the Planck satellite

Finland's most expensive radio ready for space

VTT Technical Research Centre of Finland has coordinated the development of an extremely sensitive high-frequency radio receiver for the Planck Mission. The work has now been completed and the receiver will be used to measure cosmic microwave background radiation originating from the early life of the universe. It will help scientists determine, among other things, the age and structure of the universe. The radio is priced at approximately EUR 8 million.

A European Space Agency (ESA) undertaking, the Planck probe will be equipped with a 1.5-metre radio telescope and two receivers: one for measuring lower frequencies, one for higher. The Finnish team designed and constructed the most challenging components of the low-frequency receiver. The development work was lead by VTT and the Finnish firm Elektrobit Microwave was responsible for constructing and testing the equipment.

Signal amplified 500, 000 times

The receiver required several new technical solutions. "In principle, Planck's receivers work the same way as a crystal radio," says Professor Jussi Tuovinen who works for VTT's Millimetre Wave Laboratory of Finland (MilliLab) and is responsible for the component construction for the Finnish Planck project. "However, the frequency of cosmic background radiation is a thousand times that of ordinary radio transmissions Thus, instead of a wire aerial we use a parabolic aerial that is a radio telescope, and instead of crystals we use diodes and amplifiers to amplify the signal 500,000 times. The most valuable components are the semiconductor chips used in the amplifiers - they cost half a billion euros per kilo. Luckily we don't need such large amounts of the 1.4 mm square chips."

Technology also suitable for telecommunications and security applications

The technology developed in the project is already available for use, for example, in security checks, detecting vehicles through fog and telecommunications applications. It is also suitable for high-precision cloud radars and for making unique astronomical discoveries.

Cosmic background radiation tells about the age and structure of the universe

"By 'listening' to cosmic background radiation we can learn about the age and structure of the universe. We will also learn more about the volume and possibly the characteristics of the so-called dark matter. It may also give us insights into the nature of dark energy, which is a recent discovery," explains Anne Lähteenmäki, an Academy of Finland Research Fellow at the Metsähovi Radio Observatory. She is coordinating the participation of Finnish researchers in the scientific challenges of the Planck project.

The radio receivers are currently being installed in the satellite, which will be launched into space in 2008.

In addition to VTT MilliLab, the other members involved in the Finnish Planck project include the universities of Helsinki and Turku, the Helsinki University of Technology's Metsähovi Radio Observatory, the Helsinki Institute of Physics and Elektrobit Microwave. The project is financed by the Finnish Funding Agency for Technology and Innovation (Tekes), the Academy of Finland, ESA and the research partners involved.

MilliLab is a laboratory jointly run by VTT Technical Research Centre of Finland and the Helsinki University of Technology. MilliLab is also an ESA External Laboratory on Millimetre Wave Technology.

Additional information

Jussi Tuovinen
Professor, Technology Director
+358 20 722 6508

 

Introduction of the Micro and Nanosciences Laboratory

Professor Harri Lipsanen was given the lead of the Micro and Nanosciences Laboratory at the beginning of September. The laboratory consists of a total of seven research groups. There are about 60 people working in the laboratory in total. The practical changes will not come into effect until the start of next year, when new projects start.

- TKK aims to increase the size of laboratories, and so cut down on administration and invest in research. The change is an attempt to make the operation clearer and more efficient and to get the research groups to work more closely together, says Harri Lipsanen. The change also strengthens Micronova's position as the leading micro and nanotechnology research environment in Finland, he continues.

Harri Lipsanen is still in charge of the Nanotechnology Group. The Nanotechnology and Optoelectronics groups have in collaboration developed a technique through which the crystal defects affecting the brightness of LEDs can be significantly decreased. The light of LEDs and lasers is formed in 2-3 nanometre thick layers (this is only about 10 atomic layers) called quantum wells. The colour of the output light is controlled by the amount of indium added to the gallium nitride in these wells. The new technique has also clearly improved the quality of the quantum wells.

The compound semiconductors needed in optoelectronic components have been studied at TKK for over 20 years. The research group has among other things developed the first semiconductor lasers in Finland and unique quantum dot and wire structures, lists Harri Lipsanen, who was appointed Finland's first professor in the nanotechnology field at TKK in 1999.

Millennium prize winning LED-researcher, professor Nakamura visited Micronova in September and during the visit it was agreed upon to start collaboration between the Santa Barbara University and the GaN-researchers at TKK under the lead of professor Harri Lipsanen. This is something Harri Lipsanen is especially happy about. Through the collaboration new opportunities in the USA market will open up for OptpGaN. The Micro and Nanosciences Laboratory has the use of the only MOCVD machines in Finland able to produce bright gallium nitride (GaN) based LEDs and lasers. During the last three years the research groups have worked closely with start up company OptoGaN and developed innovative methods to increase the GaN-based LEDs and lasers. OptoGaN has already launched the GaN industry in Finland. OptoGaN Oy is presented in this newsletter.

Groups and persons in charge of the Micro and Nanosciences Laboratory:

• Electron Physics, professors Juha Sinkkonen and Pekka Kuivalainen
• Fiber Optics, docent Hanne Ludvigsen
• Micro and Quantum Systems, professor Ilkka Tittonen
• Microfabrication, docent Sami Franssila
• Nanotechnology, professor Harri Lipsanen
• Optoelectronics, docent Markku Sopanen
• Photonics, professor Seppo Honkanen (FiDiPro) starting 1.1.2007

All research groups at Micronova will be presented in Micronova's newsletters

Contact details:

Micro and Nanosciences, MNS, TKK
Professor Harri Lipsanen
harri.lipsanen@tkk.fi
Phone +358-9-451 3123

 

Supplier of GaN material OptoGaN Oy (Ltd) - on the road to success

The St. Petersburg founders of the research based start up company, Dr (tech) Maxim Odnoblyudov and Vladislav Bougrov, are pleased with the fast growth of the company. There is at the moment 12 people working for OptoGaN Oy, of which five are in Finland and seven in Germany. The clients of the company are businesses, the majority located in Asia and Europe. The number of customer firms is growing nicely, and the founders of the OptoGaN estimate that the company will be profitable by the year 2008.

It all started in St. Petersburg, in the Ioffe institute, where young researchers did top class GaN research. However, St. Petersburg didn't have the high quality equipment they needed for further research, and so in late 2003 they contacted professor Harri Lipsanen and docent Markku Sopanen from the Optoelectronics laboratory located at Micronova. This started a Finnish- St. Petersburg co-operation that is still ongoing in the company's research and development.

OptoGaN Oy was founded in late 2004 through the Finnish innovation system, with the Finnish Industry Investment also making an equity capital investment. Both founding members are especially pleased with the guidance and funding opportunities offered by the innovation system. They hadn't come across anything comparable elsewhere.

The company's products, High Brightness LED wafers and chips, as well as the manufacturing process have been developed on Micronova's equipment and in close co-operation with the Optoelectronics research group. The R & D collaboration with TKK is still ongoing, even though the company has placed their production unit in Dortmund, Germany. They had an offer from there they couldn't refuse. Germany is one of the pioneers in GaN research in Europe, and there the field is supported also by the decision-makers. GaN-related top class research is also taking place in the Nordic countries, especially in Finland, in Micronova.

Maxim Odnoblyudov and Vladislav Bougrov wish that Finnish decision-makers would see the broad commercial opportunities of GaN applications and make a decision to found a Gallium Nitride Centre in the capital area. The development of GaN technology could be considered as a strategic direction, which is the case in USA, Japan, Germany, China and etc, due to huge energy savings coming from replacement of incandescent and fluorescent bulbs by much more efficient and environmental friendly LED based light sources. However, it is important to get the research and development in the field to be long term and more corporate-like.

During millennium award winner professor Nakamura's visit to Micronova it was decided to start collaboration between the Santa Barbara University and the GaN-researchers at TKK under the lead of professor Harri Lipsanen. OptoGaN Oy is also taking part in this collaboration.

The commercialization of GaN technology started in the mid 1990's and the market grew 64 % yearly. The market for different type GaN applications was in 2005 about 4 billion Euro and the estimate for 2010 is about 8 billion Euro. LED-applications are at the moment the fastest growing GaN-application area. The growth of LED-applications has been a stunning 58 % a year so far. The growth is estimated to continue with a 22 % yearly rate over the next three years.

Contact details:

Maxim Odnoblyudov
+ 358 9 451 5362
maxim.odnoblyudov@optogan.com

Vladislav Bougrov
+ 358 9 451 5362
vladislav.bougrov@optogan.com

 

Contact information

VTT at Micronova:

Vice President
Jussi Tuovinen
Tel. +358 20 722 6508
Mobile: +358 40 589 9132
Email: jussi.tuovinen@vtt.fi

TKK at Micronova:

Micro and Nanofabrication Centre, Director
Veli-Matti Airaksinen
Tel. +358 9 451 6075
Mobile: +358 50 341 4766
Email: veli-matti.airaksinen@tkk.fi

www.micronova.fi

Micronova Communications:

Aila Blomberg
aila.blomberg@tkk.fi
+358 50 541 8829

Milla Eronen until December 31, 2006
milla.eronen@tkk.fi
+ 358 50 541 0526

Micronovassa hallitaan mikro- ja nanotekniikka

VTT:n ja Teknillisen korkeakoulun, TKK, mikro- ja nanotekniikan tutkimus täydentävät toisiaan Otaniemen teknologiakampuksella yhteisessä Micronova-tutkimuskeskuksessa. Micronovan avulla VTT ja TKK haluavat turvata Suomen mahdollisuudet toimia kansainvälisellä huipputasolla mikro- ja nanoteknologian tutkimuksessa ja hyödyntämisessä.

- Samalla kehitetään alan koulutusta sekä varmistetaan kalliiden tutkimus- ja valmistusresurssien tehokas käyttö, sanoo Micronovassa sijaitsevan TKK:n Mikro -ja nanoteknologiakeskuksen johtaja Veli-Matti Airaksinen. Micronovassa on yhdistetty molempien organisaatioiden mikro- ja nanotekniikan vahvuuksia. Keskuksen resurssit ovat myös ulkopuolisten tutkijoiden käytettävissä. Lisäksi Micronovassa toimii useiden yritysten tutkimusryhmiä.

- Yhdistämällä läheisessä yhteistyössä toimivien tutkimusryhmien tietotaitoa voidaan rinnakkaisia tekniikoita soveltaa uusin tavoin - tarvittaessa järjestelmätasolle asti, Tuovinen sanoo.

Keskinäisen tutkimus- ja kehitystyön lisäksi Micronovan tutkimusyksiköt harjoittavat monipuolista yhteistyötä kotimaisten ja kansainvälisten yritysten, yliopistojen ja tutkimuslaitosten kanssa. Tutkimusrahoitus tulee pääasiassa teollisuudesta, Tekesistä ja Suomen Akatemiasta sekä kansainvälisistä ohjelmista.

Tutkimuksen painopistealueisiin kuuluvat mikro- ja nanoelektroniikka, mikrosysteemit, fotoniikka, mikro- ja millimetrialueen laitteet, painettava elektroniikka sekä anturit ja ilmaisimet.

Yhteistyö vahvistuu

Vuonna 2007 alkaa professori Seppo Honkasen vetämä Heterogeenisesti integroidut fotoniikkapiirit -tutkimushanke, joka vahvistaa TKK:n ja VTT:n yhteistyötä fotoniikassa ja mikroteknologiassa. Hankkeen rahoittaa Tekes.

- Pikku hiljaa meillä alkaa olla positiivista ahtautta, sillä Micronova on hyvin houkutteleva tutkimusympäristö. Keskuksen henkilökunnan määrä lisääntyy jatkuvasti ja on jo reippaat 300, Airaksinen kertoo.

- Kyseessä on poikkeuksellisen laaja-alainen tutkimuskeskus, joka kattaa toiminnot koulutuksesta ja perustutkimuksesta lähtien soveltavaan tutkimukseen, tutkimus- ja valmistuspalveluihin ja jopa piensarjatuotantoon. Lisäksi keskus toimii teknologiapuistona, teknologiajohtaja Jussi Tuovinen VTT:ltä toteaa.

Micronovan suurimpia vahvuuksia ovat erinomainen nano- ja mikroteknologian komponenttien ja laitteiden prosessointivalmius sekä laaja tutkimustoiminta, jossa nanotekniikkaa yhdistetään materiaalitutkimukseen, optoelektroniikkaan ja fotoniikkaan, fysiikkaan, kemiaan, biologiaan sekä mikroteknologiaan. Tutkimuskeskuksen asiantuntemuksen ja henkilökunnan avulla voidaan ennakoida ja seurata nopeasti kehittyviä uusia tutkimusaloja.

Teknologiajohtaja Jussi Tuovinen vastaa VTT:n teknologiaosaamisesta. Hän johtaa VTT:n Mikroteknologiat ja anturit -osaamisklusteria, johon kuuluu osaajia Espoosta ja Oulusta.

- TKK:n ja VTT:n yhteistyö Micronovassa on tärkeä osa toimintaamme. Työnjako on selkeä, eikä päällekkäisiä intressejä juuri ole. TKK:n toiminnan painopiste on osaajien koulutuksessa ja perustutkimuksessa. VTT:n toiminta painottuu soveltavaan tutkimukseen ja yritysten toimeksiantoihin. Näin TKK ja VTT eivät kilpaile keskenään, vaan molemmat hyötyvät strategisesta kumppanuudesta, Tuovinen sanoo.

VTT, TKK ja Micronovassa olevat yritykset muodostavat yhdessä ainutlaatuisen kokonaisuuden, jollaista koko innovaatioketjun hallinta tarvitsee. Micronova on jo itsessään pienimuotoinen teknologiapuisto.

Asiakasjohtaja Ilkka Suni vastaa VTT:n elektroniikan asiakastoimialasta. Hän pitää VTT:n ja TKK:n strategista kumppanuutta tärkeänä mikro-ja nano-teknologia-alan kansallisen kehittymisen kannalta.

- Micronovan tavoitteena on tulla Suomen Minateciksi. Toimintamalli ranskalaisen mikro- ja nanotekniikkakeskuksen kanssa on melko lailla samanlainen. Yhteistyötä Micronovassa tehdään jo sujuvasti. Nyt on yhteisen markkinoinnin ja tuotenimen luomisen aika, Suni uskoo.

Micronovan johtokunta

Micronovan yhteistyön täysimääräiseksi hyödyntämiseksi tutkimuskeskukselle nimitettiin yhteinen johtokunta syyskuussa 2006. Johtokuntaan kuuluvat VTT:sta teknologiajohtaja Jussi Tuovinen ja asiakasjohtaja Ilkka Suni, teollisuuden edustajina tutkimusjohtaja Heikki Kuisma VTI Technologies Oy:stä sekä johtaja Bob Iannucci Nokia Research Centeristä ja TKK:sta vararehtori Outi Krause sekä professori Harri Lipsanen. Johtokunnan asiantuntijana toimii johtaja Veli-Matti Airaksinen TKK:lta. Kokouksen sihteeriksi on kutsuttu teknologiapäällikkö Hannu Kattelus VTT:ltä.

 

Millennium-teknologiapalkittu professori Shuji Nakamura vieraili Micronovassa syyskuussa

TKK:n Mikro- ja nanotekniikan laboratorion johtaja Harri Lipsanen ja VTT:n teknologiajohtaja Jussi Tuovinen isännöivät Millenium-palkitun professori Shuji Nakamuran vierailua Mikro- ja nanotekniikan tutkimuskeskuksessa Micronovassa Otaniemessä 12.9. Ledit tulivat, näkyvät ja voittavat monella alalla. Tästä olivat alan huippuasiantuntijat professori Nakamura, professori Lipsanen ja teknologiajohtaja Tuovinen yhtä mieltä.

Vierailuohjelman alkuun kuuluvalla luennolla Professori Nakamura kertoi innostuneesti galliumnitriditekniikkaan perustuvasta uudesta teknologiasta, jonka avulla maailman vaikeakulkuiset alueet ja alikehittyneet maat voisivat käyttää galliumnitridien mahdollistamaa auringonvaloa hyödyntävää langatonta energian saantia.

-Jo nyt kehitetyt sovellukset osoittavat, että GaN-ledteknologialla pystytään vähentämään merkittävästi koko maailman energiankulutusta, Nakamura totesi.
- Galliumnitridipohjaisten ledien avulla kyetään tuottamaan ympäristöystävällistä ja energiatehokasta valaistusta kehitysmaihin, steriloimaan juomavettä edullisemmin sekä tallentamaan tietoa paljon aiempaa tehokkaammin.

Professori Nakamuran visioi myös, kuinka galliumnitridi tulee olemaan ratkaisu polttoaineena käytettävän vedyn tuottoon veden fotolyysillä. Galliumnitridi pystyy ns. kvanttikaivorakenteen avulla varastoimaan auringon valoenergiaa, ja näin veden hajottamiseen ei tarvitsisi kuluttaa lainkaan sähköä, kuten tähän asti on tehty.

Suomen ainoat GaN-rakenteiden valmistajat ovat Micronovassa

Professori Harri Lipsanen Mikro- ja nanotekniikan laboratoriosta puolestaan kertoi, kuinka heidän tutkimusryhmänsä on onnistunut kehittämään tekniikan, jolla ledien kirkkauteen vaikuttavien kidevirheiden määrää voidaan merkittävästi vähentää.

Ledien ja laserien valo synnytetään 2-3 nanometriä paksuissa kerroksissa (tämä on vain noin 10 atomikerrosta), joita sanotaan kvanttikaivoiksi. Niissä galliumnitridiin on lisätty indiumia, jonka määrällä voidaan säätää ulostulevan valon väriä. Uudella tekniikalla myös kvanttikaivojen laatua on parannettu selvästi, totesi Harri Lipsanen.

Micronovassa toimiva TKK:n mikro- ja nanotekniikan laboratorio on tutkinut ja valmistanut optoelektroniikan komponentteissa tarvittavia, ns. yhdistepuolirakenteita yli 20 vuoden ajan. Laboratorion tutkimusryhmä on kehittänyt mm. maamme ensimmäiset puolijohdelaserit sekä ainutlaatuisia, nanotekniikan alaan kuuluvia kvanttipiste- ja lankarakenteita.

Laboratorion valmistuslaitteistoihin kuuluvat mm. Suomen ainoat MOCVD-laitteistot, jollaisia myös Millennium-teknologiapalkittu professori Shuji Nakamura käyttää kirkkaiden galliumnitridi- eli GaN-pohjaisten ledien ja laserien valmistuksessa.

Näkyvien (sinisten, vihreiden ja valkoisten) ledien valmistus aloitetaan tekemällä GaN-pohjaisia kerroksia safiirikiekkojen päälle atomikerroksen tarkkuudella käyttäen MOCVD-menetelmää. Mikroskooppisella tasolla kerroksissa on kuitenkin suuri määrä kidevirheitä, jotka heikentävät ledien kirkkautta. Tutkimusryhmä on onnistunut kehittämällään tekniikalla vähentämään virheiden määrää merkittävästi.

Viimeisten kolmen vuoden aikana Optoelektroniikan laboratorio on tiiviissä yhteistyössä startup-yritys OptoGaN Oy:n kanssa kehittänyt innovatiivisia menetelmiä GaN-pohjaisten ledien ja laserien kirkkauden lisäämiseksi. OptoGaN Oy on jo käynnistänyt GaN-teollisuuden Suomessa.

VTT:n led-tutkimusta

VTT:llä on painettavan älykkyyden tutkimusohjelmassa laaja ohjelmakokonaisuus ledeihin liittyen. Tässä kehitetään ja on kehitetty orgaanisia näyttöpaneeleita (OLED). Tällä menetelmällä voidaan tuottaa edullisesti suuria led-näyttöjä ja älypakkauksia, kertoi teknologiajohtaja Jussi Tuovinen

Led-teknologiaa on hyödynnetty myös rivispektrometrien valmistuksessa materiaalitutkimuksen infrapuna-alueella. Tätä menetelmää on sovellettu teollisuuden prosessien vaatimiin mittauksiin kuten esim. elintarvikkeiden koostumuksen ja laadun mittaamiseen. Tulevaisuuden spektrometreissä tullaan käyttämään myös ultraviolettialueen ledejä, joita Nakamura on kehittänyt. Tätä teknologiaa voidaan mm. soveltaa lääketeollisuuden tarvitsemiin mittauksiin.

Lisätietoja:

Professori Harri Lipsanen
Mikro- ja nanotekniikan laboratorio, TKK
harri.lipsanen@tkk.fi
puh. 09 451 3123

Teknologiajohtaja Jussi Tuovinen
VTT
jussi.tuovinen@vtt.fi
puh. 020 722 6508

 

TKK VAHVISTAA MIKRO- JA NANOTEKNIIKAN TUTKIMUSTA MICRONOVASSA

Uudistuksella keskitetään mikro- ja nanotekniikan tutkimus ja tutkimusympäristön ylläpito erillisiin yksiköihin

Mikro- ja nanotekniikka - MNT

TKK vahvistaa organisaatiotaan yhdistämällä useita Micronovan tutkimuskeskuksessa sijaitsevia Sähkö- ja tietoliikenneosaston yksiköitä. Mikro- ja nanotekniikan laboratorion johtaja on professori Harri Lipsanen ja siinä toimii viisi professoria ja kaikkiaan seitsemän tutkimusryhmää. Laboratorion tutkimus keskittyy fotoniikan, nanotekniikan ja nanoelektroniikan sekä mikro- ja nanosysteemien kehittämiseen.

- Muutoksella tehostetaan tutkimusryhmien välistä vuorovaikutusta ja edesautetaan innovaatioiden syntymistä sekä vahvistetaan Micronovan asemaa johtavana mikro- ja nanoteknologian tutkimusympäristönä, toteaa Harri Lipsanen

Mikro- ja nanotekniikan laboratorioon kuuluvat tutkimusryhmät:

• Elektronifysiikka, professorit Juha Sinkkonen ja Pekka Kuivalainen
• Fotoniikka, professori Seppo Honkanen 1.1.2007 alkaen
• Kuituoptiikka, dosentti Hanne Ludvigsen
• Mikro- ja kvanttisysteemit, professori Ilkka Tittonen
• Mikroteknologia, dosentti Sami Franssila
• Nanotekniikka, professori Harri Lipsanen
• Optoelektroniikka, dosentti Markku Sopanen

Mikro- ja nanoteknologiakeskus - MINFAB

Samassa yhteydessä eriytetään tutkimusinfrastruktuuria ylläpitävä toiminto erilliseksi yksiköksi nimeltään Mikro- ja nanoteknologiakeskus, MINFAB.

- Micronova on maassamme ainutlaatuinen, myös TKK:n ulkopuolisille tutkijoille avoin mikro- ja nanotekniikan tutkimus- ja valmistusympäristö. Organisaatiouudistuksen myötä MINFAB, keskittyy ylläpitämään ja kehittämään Micronovan yhteiskäyttöistä tutkimus- ja valmistusinfrastruktuuria. Mikro- ja nanoteknologiakeskus kehittää myös yhteisiä tuki- ja palvelutoimintoja, kertoo johtaja Veli-Matti Airaksinen

Kaikkiaan Micronovassa työskentelee runsaat 100 TKK:laista, joista 60 yllä esitellyssä Mikro- ja nanotekniikan laboratoriossa sekä noin 40 henkilöä seuraavilla eritysalueilla:

• Optiikka ja molekyylimateriaalit, professori Matti Kaivola
• PICO-ryhmä, professori Jukka Pekola
• Polymeeritieteen keskus, FT B. Löfgren

Yhteystiedot:

Mikro- ja nanotekniikka, MNT, TKK
Professori Harri Lipsanen
harri.lipsanen@tkk.fi
Puhelin 09 451 3123

Mikro- ja nanoteknologiakeskus, MINFAB, TKK
Johtaja Veli-Matti Airaksinen
veli-matti.airaksinen@tkk.fi
Puhelin 09 451 6075
GSM 050 341 4766

www.micronova.fi

 

KOLME KANSAINVÄLISTÄ HUIPPUTUTKIJAA MICRONOVAAN VUODEN 2007 ALUSTA

Uusien materiaalien keskus ja Micronova saivat esityksensä läpi Suomen Akatemian ja Tekesin rahoittamassa Finland Distinguished Professor Programmessa (www.fidipro.fi). Esitetyt tutkimushankkeet tuovat vuoden 2007 alussa kolme kansainvälisen uran tehnyttä suomalaista huippututkijaa vahvistamaan mikro- ja nantotekniikan alan tutkimusta TKK:lla. Kaikkiaan teknillisessä korkeakoulussa aloittaa viisi kansainvälistä FiDiPro-tutkijaa vuoden 2007 alussa.

FiDiPro-ohjelman tavoitteena on vahvistaa suomalaista tieteellistä ja teknologista osaamista sekä kansainvälistää tutkimusjärjestelmäämme. Kaikkiaan tutkimushakemuksia oli lähes sata ja niiden joukosta valittiin rahoitettavaksi koko maassa 24 hanketta

Heterogeenisesti integroidut fotoniikkapiirit

Professori Seppo Honkanen University of Arizonasta tulee johtamaan Micronovassa tutkimushanketta "Heterogeenisesti integroidut fotoniikkapiirit". Tavoitteena on tutkia erityisesti uusia innovatiivisia mikro- ja nanotekniikoita, joilla yhdistetään eri materiaaleista valmistettuja integroituja fotoniikan piirejä. Uudentyyppiset fotoniikkasirut, joissa eri materiaalien edut täydentävät toisiaan, mahdollistavat paremman suorituskyvyn alemmilla kustannuksilla. Kehitettävien komponenttien sovellusalueita ovat mm. bioanturit ja tietoliikenne.

- Honkasen valinta vahvistaa entisestään Micronovan keskeistä asemaa fotoniikan tutkimuksessa Suomessa, toteaa tutkimushanketta esittänyt TKK:n uuden Mikro- ja nanotekniikka -yksikön johtaja, professori Harri Lipsanen.

Optiikan ja fotoniikan rooli mikro- ja nanoskaalan laitteiden ja teknologian kehityksessä

Professori Ari T. Friberg, Royal Institute of Technologysta Ruotsista tulee vahvistamaan optisen fysiikan ja fotoniikan tutkimusta Micronovassa. Professori Friberg on alan kansainvälisesti tunnustettu huippututkija.

Optiikan ja fotoniikan kehityksellä tulee olemaan merkittävä vaikutus teknologisten innovaatioiden syntyyn alkaneella 2000-luvulla. Erityisen tärkeä rooli sillä tulee olemaan mikro- ja nanoskaalan laitteiden ja teknologian kehittämisessä. Yhtenä tutkimushankkeen tavoitteena onkin nostaa Suomi yhdeksi Pohjois-Euroopan johtavista mikro- ja nano-optiikan keskuksista. Hanke on Joensuun yliopiston ja Teknillisen korkeakoulun yhteinen.

- Maailman optiikan tutkimuksen kärkihahmoihin kuuluvan professori Fribergin saamisella takaisin kotimaahan tulee olemaan suuri merkitys ei vain TKK:n vaan myös koko Suomen optiikan ja fotoniikan tutkimuksen edistämiselle, toteaa tutkimushanketta esittänyt TKK:n Optiikan ja molekyylimateriaalien laboratorion johtaja, professori Matti Kaivola.

Nanometrikaavan prosessointi ja synteesi

Professori Antti-Pekka Jauho Technical University of Denmarkista Tanskasta tulee vahvistamaan laskennallisen nanoteknologian alaan kuuluvaa tutkimusta, joka keskittyy nanometrimittakaavan prosessointiin ja synteesiin. Tämä tutkimus avaa uusi mahdollisuuksia elektroniikan komponenttien ja laitteiden kehittämiseen. Uusia funktionaalisia materiaaleja voidaan soveltaa paitsi entistä tehokkaampina ja monipuolisempina prosessori- ja muistipiireinä myös erilaisina antureina ja sensoreina.

- Professori Jauho tuo erittäin tärkeän panoksen nanotieteen ja -teknologian tutkimukseen ja opetukseen TKK:ssa. Professori Jauho on kvanttikuljetusteorian johtava tutkija maailmassa, kertoo tutkimushanketta esittänyt TKK:n Fysiikan laboratorion akatemiaprofessori Risto Nieminen.

FiDiPro-ohjelmalla tuetaan myös yliopistojen ja tutkimuslaitosten tutkimuksellista erikoistumista sekä luodaan uudenlaista kansainvälistä yhteistyötä yliopistollisen tutkimuksen ja yritysten välille.

Yhteystiedot:

Professori Harri Lipsanen
Mikro- ja nanotekniikka, TKK
harri.lipsanen@tkk.fi
Puhelin 09 451 3123

Professori Matti Kaivola
Optiikka ja molekyylimateriaalit, TKK
matti.kaivola@tkk.fi
Puhelin 09 451 3151

Professori Risto Nieminen
Fysiikan laboratorio, TKK
risto.nieminen@tkk.fi
Puhelin 09 451 3105

 

Palossa vaurioitunut VTT:n puhdastila jälleen käyttökunnossa

VTT:n puhdastila on jälleen käyttökunnossa helmikuisen tulipalon jälkeen. Espoon Otaniemessä sijaitsevan Micronovan puhdastilan uudelleenrakentamistyöt ovat edenneet nopeassa aikataulussa, ja puhdastilassa on jälleen hyvät edellytykset mikroelektroniikan huippututkimukselle. Tutkimusta voidaan jatkaa jo lähiviikkojen aikana.

Suurin osa tulipalossa vaurioituneista puhdastilarakenteista ja ilmastointi on täysin uusittu. Uusien ja kunnostettujen tutkimuslaitteiden asennustyöt ovat käynnissä, ja prosessien ylösajo rinnakkain laitteiden asennustöiden kanssa on alkanut. Tilan uskotaan olevan täydessä tutkimuskäytössä vuoden loppuun mennessä.

Puhdastilaa käytetään mikro- ja nanoelektroniikan tutkimuksessa. Tutkimuslaitteisto käsittää CMOS-tekniikkaan perustuvan valmistuslinjan integroiduille piireille ja MEMS-komponenteille sekä erikoislaitteita mm. piin ja piioksidin syväetsaukseen. Tilassa on lisäksi materiaalitutkimukseen tarvittavia laitteita erityisesti nanoelektroniikan tarpeisiin.

Asiakkaiden toimeksiantojen ja tutkimusprojektien tarpeita on pyritty täyttämään siirtämällä kunnostettuja prosessilaitteita VTT:n ja TKK:n yhteiskäytössä olevaan uudempaan puhdastilaan Micronovassa sekä käyttämällä kotimaisten ja kansainvälisten yhteistyökumppaneiden alihankintapalveluja.

Tulipalossa tuhoutuneiden tutkimuslaitteiden tilalle on hankittu suorituskyvyltään vastaavat laitteet. Merkittävänä parannuksena voidaan pitää siirtymistä 100 mm:n kiekkokoosta 150 mm:n kiekkokokoon integroitujen piirien ja puolijohdekomponenttien valmistuksessa. Tämä parantaa edelleen VTT:n yhteistyömahdollisuuksia teollisuuden kanssa.

Tulipalossa vaurioitunut 1100 neliömetrin puhdastila kärsi huomattavat vahingot, sillä tilan uudelleenrakentamisen ja kalustamisen kustannukset nousevat noin 13,5 miljoonaan euroon. Senaatti-kiinteistöt on vastannut purku-, saneeraus- ja rakennustöistä. Vaativien tutkimuslaitteiden kunnostaminen ja korvaavien laitteiden hankinta ovat kuitenkin muodostaneet valtaosan kokonaiskustannuksista.

Micronova on VTT:n ja Teknillisen korkeakoulun yhteinen mikro- ja nanoteknologian johtava osaamiskeskittymä. Espoon Otaniemessä sijaitsevassa Micronovassa työskentelee yli 300 tutkijaa, ja siellä on pohjoismaiden suurimmat mikro- ja nanoelektroniikan tutkimukseen liittyvät puhdastilat. Kansainvälistä huippututkimusta tehdään yhdessä yliopistojen, tutkimuslaitosten ja yritysten kanssa.

Lisätietoja:

VTT
Teknologiajohtaja Jussi Tuovinen
puh. 020 722 6508
jussi.tuovinen@vtt.fi

Puhdastilapäällikkö Ulrika Gyllenberg
puh. 020 722 6664
ulrika.gyllenberg@vtt.fi

 

Oppikirja mikrovalmistukseen - Introduction to Microfabrication

Dosentti Sami Franssila Micronovasta TKK:lta on laatinut englanninkielisen puolijohdeteknologian luentomonisteensa pohjalta oppikirjan "Introduction to Microfabrication". Kirjassaan Franssila pyrki määrittelemään uudelleen mikroteknologian peruskurssin luonteen ja rakenteen. Kirja kattaa koko mikrovalmistuksen, pääpaino IC-piirien ja MEMS-komponenttien teknologioissa.

Kirjan kustantaja, brittiläinen John Wiley & Sons päätti julkaista kirjan myös kiinaksi. Kiina on maailman suurimpia mikropiirien käyttäjiä, ja puolijohdesirujen valmistus on voimakkaasti kasvamassa.

Introduction to Microfabrication , Sami Franssila (John Wiley & Sons, 2004)

Kiinankielinen kirja (Publishing House of Electronics Industry, 2006).

Kirja on saatavissa englanninkielisenä amazon.uk.co ja Wileylta suoraa http://www.wiley-vch.de ja kiinankielisenä Publishing House of Electronics Industry http://www.phei.com.cn

 

TKK:n kylmälaboratorion PICO- tutkijat havaitsivat uuden lämmönsiirtomekanismin nanorakenteissa

TKK:n kylmälaboratorion Micronovassa sijaitsevan PICO-tutkimusryhmän tutkijat mittasivat hiljattain lämmön siirtymistä kahden toisiinsa suprajohtavin langoin yhdistetyn hyvin pienen metallikappaleen välillä. Mittaukset toivat esiin uuden fysikaalisen perusilmiön, fotonien välittämän lämmönjohtavuuden. Tutkimuksen tulokset julkaistiin Nature-aikakauslehdessä 9. marraskuuta 2006.

Ryhmän muodostivat tohtori Matthias Meschke ja professori Jukka Pekola yhdessä ranskalaisen CNRS-instituutin yhteistyökumppaninsa tohtori Wiebke Guichardin kanssa. Tutkimusryhmä on pohtinut tutkimuksissaan sitä, miten lämpö siirtyy mikro- ja nanorakenteissa vain kymmenesosa-asteen päässä absoluuttisesta nollapisteestä. Fotonien lämmönjohtavuus on uusi lämmönsiirtomekanismi

Suprajohteet ovat tunnetusti erinomaisia sähkönjohteita, mutta yhtä tunnusomaista niille on, että ne ovat lähes täydellisiä lämmöneristeitä. Nyt julkaistavissa kokeissa havaittiin, että hyvin matalissa lämpötiloissa lämpö siirtyy suprajohdinta pitkin säteilemällä ja vieläpä niin, että lämmönsiirron voimakkuudella on yläraja, niin sanottu lämmönjohtavuuskvantti. Tätä tulosta on vaikea ymmärtää arkisten havaintojemme perusteella. Kvanttimekaniikka vaikuttaa aineen käyttäytymiseen erityisesti kun rakenteet ovat pieniä ja lämpötila on alhainen.

Mittaukset toivat esiin uuden fysikaalisen perusilmiön, fotonien välittämän lämmönjohtavuuden. Sillä ei ole välittömiä sovelluskohteita kaupallisissa tuotteissa, mutta havainto auttaa meitä ymmärtämään lämmönsiirtoilmiöitä nanokokoisissa rakenteissa, antureissa ja toimilaitteissa. Fotonilämmönjohtavuus vaikuttaa esimerkiksi avaruustutkimuksessa käytettävien ultraherkkien säteilynilmaisinten toimintaan ja se on siten otettava huomioon niitä suunniteltaessa.

Nyt raportoidut kokeet olivat vaativia, koska niissä piti mitata tarkasti lämpötila metallikappaleesta, jonka oleelliset mitat ovat alle 1 mikrometrin suuruisia. Tämä ei onnistu millään yleisesti tunnetulla lämpömittarilla jo pelkästään sen vuoksi että kaikki nämä anturit ovat aivan liian suuria. Tässäkin tilanteessa kvantti-ilmiöt tulevat apuun: mittaamalla kvanttimekaanisen tunneloinnin (so. elektronien klassisesti kielletylle alueelle tunkeutumisen) aikaansaamaa sähkövirtaa, voidaan määrittää metallin elektronien energiajakauma ja sitä kautta lämpötila. Toisaalta koe oli vaativa myös siksi, että ilmiö on lopultakin verraten heikko: sen havaitsemiseksi oli olennaisen tärkeää rakentaa kytkin metallikappaleita yhdistäviin suprajohdinlankoihin. Tämän avulla tutkijoita kiinnostanut säteilylämmönjohtavuus voitiin erottaa on-off-mittauksin häiritsevästä taustalämmönjohtavuudesta.

Mittauksissa käytetyt näytteet valmistettiin nanolitografisesti TKK:n Micronovan puhdastilassa. Tutkimus on osa Suomen Akatemian tulevaisuuden elektroniikka-tutkimusohjelmaa (TULE).

Matthias Meschke, Wiebke Guichard and Jukka P. Pekola, Single-mode heat conduction by photons. Nature 9.11.2006.
http://www.nature.com/nature/journal/

Lisätietoja:

Professori Jukka P. Pekola, TKK:n kylmälaboratorio
pekola@boojum.hut.fi
(09) 451 4913.

 

Micronovassa kehitetty uusi optinen mittausmenetelmä määrittää yhdistepuolijohdemateriaalien koostumuksen valmistuksen aikana

TKK- Micronovan optoelektroniikan tutkimusryhmässä on kehitetty optinen mittausmenetelmä yhdistepuolijohdemateriaalien koostumuksen määrittämiseen niiden valmistuksen aikana. Normaalisti puolijohderakenteiden koostumus selvitetään valmistuksen jälkeen röntgen- ja optisin menetelmin. Pienetkin muutokset materiaalien koostumuksessa aiheuttavat esimerkiksi puolijohdelasereiden toiminta-aallonpituuden vaihtelua komponentista toiseen. Nyt kehitetty menetelmä mahdollistaa sellaisten kontrollijärjestelmien kehittämisen, että koostumusta voidaan säätää jo kasvun aikana ja komponenttien välinen hajonta saadaan pienenemään.

Optoelektroniikan tutkimusryhmä dosentti Markku Sopasen johdolla valmistaa yhdistepuolijohteita ns. MOVPE-tekniikalla. MOVPE on valmistusmenetelmä, jossa kaasumaisista metallo-organisista lähtöaineista kiteytyy puolijohdemateriaalia alustakiekon päälle. Kiekon kasvua monitoroidaan mittaamalla kiekon pinnasta heijastuvaa valonsädettä. Eri materiaalien erilainen taitekerroin mahdollistaa kasvavien kerrosten koostumuksen määrittämisen.

Menetelmä ei ole sinänsä uusi, mutta tutkijat Outi Reentilä ja Marco Mattila ovat kehittäneet menetelmää niin, että myös hyvien ohuiden kerrosten koostumus saadaan määritettyä. Tämä on oleellinen parannus, koska nykypäivänä puolijohdelasereiden valontuotto perustuu pitkälti alle 10 nanometrin paksuisten, ns. kvanttikaivojen käyttöön.

Optisia mittalaitteita valmistava saksalainen yritys LayTec GmbH (http://www.laytec.de/ ) nosti Micronovassa kehitetyn menetelmän esiin omassa uutiskirjeessään: http://www.laytec.de/fileadmin/laytec/newsletter/newsletter_june_2006.pdf

Julkaisuja:

• O. Reentilä, M. Mattila, M. Sopanen, and H. Lipsanen, Nitrogen content of GaAsN quantum wells by in-situ monitoring during MOVPE growth, Journal of Crystal Growth, 290 (2006) 345-349.
• O. Reentilä, M. Mattila, L. Knuuttila, T. Hakkarainen, M. Sopanen, and H. Lipsanen, In-situ determination of nitrogen content in InGaAsN quantum wells, Journal of Applied Physics 100 (2006) 13 509.

Yhteystiedot:

Dosentti Markku Sopanen, TKK, Mikro- ja nanotekniikka, Micronova
(9) 451 3124
markku.sopanen@tkk.fi

 

Micronovassa koordinoidaan VTT:n suurinta EU-projektia

EU:n 6. puiteohjelman integroitu projekti Emerging Nanopatterning Methods, NaPa, käynnistettiin keväällä 2004 ja on nyt edennyt puoliväliin. Se on tällä hetkellä VTT:n koordinoimista EU-projekteista suurin. Projektin kokonaisvolyymi on 31 M€, josta Euroopan komission rahoittama osuus on 16 M€. NaPa-konsortioon kuuluu yhteensä 35 alan ryhmää 14 maasta. Projekti muodostuu kuudesta aliprojektista, joista kolmessa kehitetään eri nanokuviointimenetelmiä: nanoimprinttauslitografiaa ja pehmytlitografiaa sekä MEMS-tekniikoihin perustuvia kuviointimenetelmiä. Kolme muuta aliprojektia ovat tiiviissä yhteistyössä edellä mainittujen kanssa tehtävinään materiaalikehitys, laitekehitys ja mallintaminen.

VTT on kehittänyt projektissa step and stamp imprint -litografiaa (SSIL). Menetelmässä käytetään kuvioitua piisirua "stamppina" eli leimasimena, jonka kuviot siirretään polyymeerikerrokseen painamalla. Laajalle alueelle kuviot saadaan kopioitua askeltamalla ja toistamalla painamista. Käytettävät polymeerit ovat joko lämpömuovattavia tai UV-valolla kovetettavia. Kuvioitua polymeerikerrosta voidaan käyttää esimerkiksi etsausmaskina piitä tai kvartsia kuvioitaessa. Menetelmä on oivallinen tapa monistaa pieniä alle 100 nm kuvioita laajalle alueelle. Ranskalainen SUSS MicroTec S.A.S. on kehittänyt VTT:n kanssa SSIL -menetelmään perustuen nanoimprinttauslaitteen (NanoImprint Stepper, NPS300), jonka prototyyppi on tutkimuskäytössä VTT:n puhdastilassa Micronovassa. Laite on eräs tärkeimpiä saavutuksia NaPa-projektissa.

NaPa-projektin puitteissa kehitetään myös perinteisiä rullalta rullalle -valmistusmenetelmiä nanorakenteiden valmistukseen. Projektissa on toteutettu VTT:n suunnittelema laite, jossa voidaan yhdistää syväpaino-, flexo- ja kuumapuristustekniikat käytettäväksi yhdessä prosessiajossa. Laite on VTT:n tutkimuskäytössä Micronovassa.

NaPa-projektin konsepti, useita ryhmiä yliopistoista, tutkimusinstituuteista ja teollisuudesta työskentelemässä yhteisten haasteiden parissa, on osoittautunut onnistuneeksi. Yhteistyö parin ensimmäisen vuoden aikana on lisääntynyt huomattavasti ja palaute komissiosta on ollut erittäin positiivista.

Lisätietoja: Jouni Ahopelto (jouni.ahopelto@vtt.fi) ja Päivi Majander (paivi.majander@vtt.fi)

Projektin verkkosivu: www.napaip.org

 

VTT korvasi kvartsin piillä

Elektroniikka voidaan kutistaa yhä pienempään kokoon

VTT on yhteistyössä VTI Technologies Oy:n kanssa kehittänyt uuden ajastinpiirin, joka on sata kertaa pienempi kuin perinteinen kvartsikide. Kvartsin korvaaminen piillä avaa kokonaan uusia mahdollisuuksia elektroniikkalaitteiden koon ja painon pienentämiseen sekä suorituskyvyn parantamiseen. Erityisesti laite helpottaa langattoman elektroniikan toteutusta. Esimerkiksi yhä ohuempiin älykortteihin saadaan mahtumaan näppäimiä, biometrisia tunnistimia ja tarkka kello.

Kello tahdistaa elämämme ympäröivän yhteiskunnan kanssa. Samaan tapaan ajastinpiirin eli mikro-oskillaattorin antama referenssiaika- ja taajuus mahdollistavat signaalin oikea-aikaisen siirron elektronisen laitteen sisällä ja signaalin vastaanottamisen laitteen ulkopuolella. Taajuusreferenssiä tarvitaan radioissa ja matkapuhelimissa juuri oikean signaalin vastaanottamiseen radioaaltojen tulvasta.

Elektronisessa laitteessa kvartsioskillaattori on tällä hetkellä tärkein komponentti heti integroidun piirin jälkeen. Suurikokoinen kvartsikide on kuitenkin este laitteiden pienentämiselle. Uusimmissa Bluetooth-piireissä kaikki toiminnot - paitsi ulkoinen kvartsikide - on jo sisällytetty yhdelle piisirulle.

Sovelluksia lähes rajattomasti

Uusi, paljon alle neliömillimetrin kokoinen piioskillaattori voidaan liittää suoraan osaksi mikropiiriä. Piioskillaattori antaa yhtä laadukkaan signaalin kuin kvartsioskillaattori ja on erittäin vakaa.

Suorituskykyä tarvitaan, jotta langaton tiedonsiirto olisi mahdollisimman tehokasta. Pieni koko puolestaan helpottaa lyhyen kantaman miniradioiden toteutusta, joita tarvitaan langattomassa lähiverkkolaitteessa useitakin.

Radioita, ja niiden myötä ajastinpiirejä, tulee lähes kaikkiin ihmisen käyttämiin esineisiin, kuten kelloihin, nappikuulokkeisiin, silmälaseihin, kenkiin ja vaatteisiin. Näissä radio ei saa näkyä eikä tuntua.

Lisäksi piioskillaattorille on näköpiirissä sovelluksia uusissa älykkäissä pienlaitteissa, joissa hyödynnetään ajastinpiirin ohuutta ja pientä tehonkulutusta. Näin älykortit ohenevat ja tulevat entistä älykkäämmiksi. Kortteja voidaan käyttää myös ilman lukijaa. Niihin tulee näyttö, näppäimiä, biometrisia tunnistimia, radio ja ajastinpiiri.

Piioskillaattorille löytyy sovellusmahdollisuuksia lähes rajattomasti, sillä aika- ja taajuusreferenssi on välttämätön kaikissa elektroniikkalaitteissa.

Valmistus voi alkaa Suomessa

VTT:n yhteistyökumppani, Vantaalla toimiva VTI Technologies Oy, on maailman johtava kiihtyvyys- ja paineantureiden valmistaja. Yhtiön anturiteknologiaa hyödynnetään laajalti autoteollisuudessa ja muun muassa lääketieteellisissä sekä urheiluun ja vapaa-aikaan liittyvissä sovelluksissa.

VTI selvittää piioskillaattoreihin liittyviä liiketoimintamahdollisuuksia. VTI:llä on valmius aloittaa piioskillaattoreiden valmistus, mikäli mielekäs liiketoimintamalli ja yhteistyökumppani löytyvät. Se edellyttää VTI:llä jo nykyisin olemassa olevaa erityisosaamista. Näin olisi mahdollista säilyttää piioskillaattoreiden valmistusosaaminen Suomessa.

VTI pystyy vastaamaan suureenkin kysyntään, sillä se voi hyödyntää piioskillaattorien valmistuksessa olemassa olevaa massavalmistustekniikkaansa. VTI valmistaa nykyisellään noin 23 miljoonaa anturielementtiä vuodessa tavoitteenaan nostaa vuotuinen valmistuskapasiteettinsa yli 100 miljoonaan anturielementtiin.

Kvartsioskillaattoreiden maailmanmarkkinat ovat yli neljä miljardia kappaletta eli noin 2,5 miljardia euroa. Kvartsikiteet valmistetaan pääosin Kiinassa.

Suomessakin on valmistettu kvartsikiteitä. Puolustusvoimat tilasi niitä 70-luvulla VTT:n puolijohdelaboratoriolta, johon rakennettiin pienimuotoinen tuotantolinja. Tänään lähes kaikki maailman kiteet valmistetaan Kiinassa ja muualla Kaukoidässä. Piioskillaattori voisi tuoda tuotannon takaisin Suomeen.

 

Planck-luotaimeen suomalaista teknologiaa VTT:n johdolla

Planck-luotaimeen suomalaista teknologiaa VTT:n johdolla

VTT:n johdolla Planck-luotaimeen kehitetty äärimmäisen herkkä ja erittäin suuritaajuinen radiovastaanotin on valmistunut. Vastaanottimella mitataan varhaisesta maailmankaikkeudesta peräisin olevaa kosmista taustasäteilyä, josta selviävät mm. universumin ikä ja rakenne. Radiolle kertyi hintaa noin 50 omakotitalon verran eli 8 miljoonaa euroa.

Euroopan avaruusjärjestön ESA:n Planck-luotaimessa on 1,5-metrinen radiokaukoputki ja kaksi radiovastaanotinta. Toinen mittaa matalampaa taajuutta, toinen korkeampaa. Suomalaiset suunnittelivat ja rakensivat matalataajuisen vastaanottimen vaativimmat osat. Kehitystyötä johti VTT ja vastaanottimen rakentamisesta ja testaamisesta vastasi suomalaisyritys Elektrobit Microwave.

Signaali vahvistetaan 500 000 kertaiseksi

Vastaanottimien valmistaminen edellytti useita uusia teknisiä ratkaisuja. "Periaatteessa Planckin vastaanotin toimii kuin kideradio", toteaa MilliLabissa (Millimetre Wave Laboratory of Finland), VTT:llä työskentelevä professori Jussi Tuovinen, joka vastaa Suomen Planck-hankkeen laiterakentamisesta. "Kosmisen taustasäteilyn taajuus on kuitenkin miljoona kertaa suurempi kuin tavallisen radiolähetyksen. Niinpä lanka-antennin sijasta käytetään lautasantennia eli radiokaukoputkea ja kiteen sijasta diodeja ja vahvistimia, joilla signaali vahvistetaan 500 000-kertaiseksi. Vastaanottimen arvokkaimmat osat ovat vahvistimen puolijohdesirut, jotka maksavat 0,5 miljardia euroa kilo. Onneksi 1,4 neliömillin kokoisia mikrosiruja ei tarvita kilokaupalla."

Teknologiaa voidaan soveltaa myös turvallisuudessa ja tietoliikenteessä

Hankkeessa kehitettyä teknologiaa voidaan käyttää myös jo nyt mm. turvatarkastuksiin, kulkuneuvojen havaitsemiseen sumun läpi ja tietoliikennesovelluksiin. Tämän lisäksi tekniikka sopii esimerkiksi tarkkoihin pilvitutkiin ja ainutlaatuisten tähtitieteellisten havaintojen löytämiseen.

Kosminen taustasäteily paljastaa maailmankaikkeuden ominaisuuksia

"Kosmista taustasäteilyä 'kuuntelemalla' selviävät mm. universumin ikä, rakenne sekä ns. pimeän aineen määrä, ehkä laatukin. Myös hiljattain löytyneen pimeän energian luonteesta saadaan vinkkejä", sanoo Metsähovin radiotutkimusaseman akatemiatutkija Anne Lähteenmäki, joka koordinoi suomalaisten tutkijoiden osallistumista Planck-hankkeen tieteellisiin haasteisiin.

Radiovastaanottimia asennetaan parhaillaan luotaimeen, joka laukaistaan avaruuteen vuonna 2008.

Suomen Planck-hankkeeseen osallistuvat VTT, MilliLabin lisäksi Helsingin ja Turun yliopistot, TKK:n Metsähovin Radiotutkimusasema, Fysiikan tutkimuslaitos sekä Elektrobit Microwave. Hanketta rahoittavat Tekes, Suomen Akatemia, ESA sekä siihen osallistuvat tutkimustahot.

MilliLab on VTT:n ja TKK:n yhteinen laboratorio, joka on Euroopan avaruusjärjestön ESA:n erityisosaamiskeskus millimetriaaltotekniikan alalla.

Lisätietoja: Jussi Tuovinen, Professori, teknologiajohtaja, 020 722 6508

Katso myös

• Animaatio: Planck-luotaimen radiovastaanotin
• Tutkimusympäristö: Millilab - Millimetriaaltotekniikan laboratorio
• Tutkimusympäristö: Micronova - mikro- ja nanoteknologiakeskus

 

Mikro- ja nanotekniikan laboratorio esittäytyy

Professori Harri Lipsanen sai syyskuun alussa johdettavakseen Mikro- ja nanotekniikan laboratorion, johon kuulu kaikkiaan seitsemän tutkimusryhmää. Henkilökuntaa laboratoriossa on yhteensä noin 60. Käytännön muutokset näkyvät vasta ensi vuoden alusta, jolloin uudet hankkeet lähtevät käyntiin.

• TKK:ssa on tavoitteena kasvattaa laboratorioiden kokoa, ja näin keventää hallintoa ja panostaa tehokkaammin tutkimustyöhön. Muutoksella on pyritty selkeyttämään ja tehostamaan toimintoja sekä saattamaan tutkimusryhmät entistä tiiviimpään yhteistyöhön, kertoo Harri Lipsanen. Muutos vahvistaa myös Micronovan asemaa Suomen johtavana mikro- ja nanoteknologian tutkimusympäristönä, hän jatkaa.

Harri Lipsanen vastaa edelleen nanotekniikan tutkimusryhmästä. Nanotekniikan ja optoelektroniikan tutkimusryhmät ovat yhteistyössä kehittäneet tekniikan, jolla ledien kirkkauteen vaikuttavien kidevirheiden määrää voidaan merkittävästi vähentää. Ledien ja laserien valo synnytetään 2-3 nanometriä paksuissa kerroksissa (tämä on vain noin 10 atomikerrosta), joita sanotaan kvanttikaivoiksi. Niissä galliumnitridiin on lisätty indiumia, jonka määrällä voidaan säätää ulostulevan valon väriä. Uudella tekniikalla myös kvanttikaivojen laatua on parannettu selvästi.

Optoelektroniikan komponenteissa tarvittavia ns. yhdistepuolijohderakenteita on tutkittu TKK:lla jo yli 20 vuoden ajan. Tutkimusryhmä on kehittänyt mm. maamme ensimmäiset puolijohdelaserit sekä ainutlaatuisia, nanotekniikan alaan kuuluvia kvanttipiste- ja lankarakenteita, listaa Harri Lipsanen, joka nimitettiin Suomen ensimmäiseksi nanotekniikan alan professoriksi TKK:lle vuonna 1999.

Millenium-teknologiapalkittu led-tutkija, professori Nakamura vieraili Micronovassa syyskuussa, ja tässä yhteydessä sovittiin yhteistyön avaamisesta Santa Barbaran yliopiston ja TKK:n GaN-tutkijoiden välille professori Harri Lipsasen johdolla. Tästä avauksesta Harri Lipsanen on erityisen tyytyväinen. OptoGaN Oy:lle avautuu tutkimusyhteistyöstä uusia mahdollisuuksia USA:n markkinoilla.

Mikro- ja nanotekniikan laboratoriolla on käytettävissään Suomen ainoat MOCVD-laitteistot, joilla voidaan valmistaa kirkkaita galliumnitridi- eli GaN-pohjaisia ledeja ja lasereita. Viimeisten kolmen vuoden aikana tutkimusryhmät ovat tehneet tiivistä yhteistyötä start up -yritys OptoGaN Oy:n kanssa ja kehittäneet innovatiivisia menetelmiä GaN-pohjaisten ledien ja laserien kirkkauden lisäämiseksi. OptoGaN on jo käynnistänyt GaN-teollisuuden Suomessa. OptoGaN Oy:n yritysesittely on tässä uutiskirjeessä.

Mikro- ja nanotekniikan laboratorioon kuuluvat tutkimusryhmät ja vastuuhenkilöt:

• Elektronifysiikka, professorit Juha Sinkkonen ja Pekka Kuivalainen
• Fotoniikka, professori Seppo Honkanen (FiDiPro) 1.1.2007 alkaen
• Kuituoptiikka, dosentti Hanne Ludvigsen
• Mikro- ja kvanttisysteemit, professori Ilkka Tittonen
• Mikroteknologia, dosentti Sami Franssila
• Nanotekniikka, professori Harri Lipsanen
• Optoelektroniikka, dosentti Markku Sopanen

Kaikki Micronovassa toimivat tutkimusryhmät esitellään Micronovan seuraavissa uutiskirjeissä.

Lue myös Tekniikka&Talouden artikkeli: Nano on ihan muuta

Yhteystiedot:

Professori Harri Lipsanen
Mikro- ja nanotekniikan laboratorio, TKK
harri.lipsanen@tkk.fi
Puhelin 09 451 3123

 

GaN-materiaalin toimittaja OptoGaN Oy kasvaa hyvää vauhtia

Tutkimuslähtöisen start up -yrityksen pietarilaiset perustajat, tekniikan tohtorit Maxim Odnoblyudov ja Vladislav Bougrov ovat tyytyväisiä yrityksen nopeaan kasvuun. Henkilökuntaa OptoGan Oy:ssä on tällä hetkellä kaikkiaan 12, joista viisi on Suomessa ja seitsemän Saksassa. Yhtiön asiakkaat ovat yritysasiakkaita, joista enemmistö on Aasiassa ja Euroopassa. Asiakasyritysten määrä kasvaa mukavasti, ja he arvioivat, että yhtiö saadaan kannattavaksi vuoteen 2008 mennessä.

Kaikki alkoi Pietarista, Ioffe-instituutista, jossa nuoret tutkijat tekivät huippuluokan GaN-tutkimusta. Pietarissa ei kuitenkaan ollut käytössä riittävän korkealaatuisia laitteistoja jatkotutkimusta varten, ja siksi he ottivat yhteyttä loppuvuodesta 2003 Micronovassa sijaitsevaan TKK:n optoelektroniikan laboratorioon, professori Harri Lipsaseen ja dosentti Markku Sopaseen. Tästä sai alkunsa suomalais-pietarilainen yhteistyö, joka jatkuu edelleen yrityksen tuotekehityksessä.

Suomalaisen innovaatiojärjestelmän turvin perustettiin loppuvuodesta 2004 OptoGaN Oy, johon myös Suomen Teollisuussijoitus teki pääomasijoituksen. Molemmat perustajajäsenet ovat erityisen tyytyväisiä innovaatiojärjestelmämme tarjoamaan opastukseen ja rahoitusmahdollisuuksiin. Vastaavaa he eivät ole kohdanneet muualla.

Yrityksen tuotteet, ledit ja safiirikiekot, sekä valmistusprosessit on kehitetty Micronovan laitteistolla ja tiiviissä yhteistyössä Optoelektroniikan tutkimusryhmän kanssa. Tuotekehitysyhteistyö TKK:n kanssa jatkuu edelleen, vaikka yritys on sijoittanut tuotantoyksikkönsä Dortmundiin, Saksaan. Sieltä yrityksen perustajat saivat tarjouksen, josta ei voinut kieltäytyä. Saksa on eräs GaN-tutkimuksen edelläkävijöistä Euroopassa, ja siellä myös päätöksentekijät tukevat alan kehitystä. Myös Pohjoismaissa tehdään GaN:iin liittyvää huippututkimusta, ja erityisesti sitä tehdään Suomessa, Micronovassa.

Maxim Odnoblyudov ja Vladislav Bougrov toivovat, että suomalaiset päättäjät näkisivät GaN-sovellusten laajat kaupalliset mahdollisuudet ja tekisivät päätöksen Gallium Nitride -keskuksen perustamisesta pääkaupunkiseudulle. Tärkeää olisi saada alan tutkimus- ja tuotekehitys pitkäjänteiseksi ja yritysmäiseksi.

Millenium teknonologiapalkitun professori Nakamuran Micronova-vierailun yhteydessä sovittiin yhteistyön avaamisesta Santa Barbaran ja TKK:n GaN-tutkijoiden välille professori Harri Lipsasen johdolla. Tässä yhteistyössä on mukana myös OptoGaN.

GaN-teknologian kaupallistaminen alkoi 1990-luvun puolivälissä ja markkinat kasvoivat 64 %:n vuosivauhtia. Erityyppisten GaN-sovellusten markkinat oli vuonna 2005 noin 4 mrd euroa ja arvio vuodelle 2010 on noin 8 mrd euroa. LED-sovellukset ovat tällä hetkellä markkinoiden nopeimmin kasvava GaN-sovellusten alue. LED-sovellusten kasvuvauhti on ollut tähän saakka huikeat 58 % vuodessa. Kasvun arvioidaan jatkuvan 22 %:n vuosivauhdilla seuraavat kolme vuotta.

Yhteystiedot:

Maxim Odnoblyudov
+ 358 9 451 5362
maxim.odnoblyudov@optogan.com

Vladislav Bougrov
+ 358 9 451 5362
vladislav.bougrov@optogan.com

 

YHTEYDET MICRONOVASSA

VTT:

Teknologiajohtaja
Jussi Tuovinen
puh. 020 722 6508
GSM: 040 589 9132
Sähköposti: jussi.tuovinen@vtt.fi

TKK:

Johtaja
Veli-Matti Airaksinen
Puh. (09) 451 6075
GSM: 050 341 4766
Sähköposti: veli-matti.airaksinen@tkk.fi

WWW:

http://www.micronova.fi/

 

---

Micronovan viestintä:

Aila Blomberg
050 541 8829
aila.blomberg@tkk.fi

Milla Eronen
050-5410526
milla.eronen@tkk.fi