Teksti Marja Ollakka
Heta Nieminen uppoutui väitöstyössään atomikerroskasvatuksen pintareaktioiden yksityiskohtiin. Osa hänen väitöstyötään oli täysin uuden ALD-mittalaitteiston käyttöönotto. Hän myös teki sillä myös Suomen ensimmäiset tutkimukset.
Suomessa kehitetty atomikerroskasvatus (Atomic layer deposition, ALD) on äärimmäisen tarkka kemiallinen ohutkalvojen kasvatusmenetelmä. Heta Nieminen, 29, selvitti väitöstyössään kokeellisesti, mitä ovat ne kemialliset reaktiot, joita tapahtuu kasvatuspinnalla kunkin ALD-prosessin eri vaiheissa.
Eli mikä on se reaktiomekanismi, jonka avulla tietty ohutkalvo kasvaa. Hän tutki uusia ALD-prosesseja vakiintuneilla analyysimenetelmillä sekä vakiintuneita prosesseja täysin uusilla mittauslaitteistoilla.
Mikä on väitöskirjasi merkittävin tulos?
HelsinkiALD-tutkimusryhmäämme saatiin väitöskirjatyöni aikana uusi laitteistokokonaisuus, jonka asennus ja käyttöönotto oli keskeinen osa väitöstyötäni.
Kehitimme menetelmät laitteiston käyttöön ja tein ensimmäiset tutkimukset uudella koneella. Merkittävin tulos oli ehdottomasti se, että klusterikone saatiin otettua käyttöön. Sen suunnittelu ja hankinta on toki ollut väitöstyötäni paljon pidempi prosessi.
Laitteiston ansiosta tutkimusryhmämme infra parani ja nyt pintakemiaa voidaan tutkia ennennäkemättömän monipuolisesti ja tehokkaasti.
Ainutlaatuisen laitteiston avulla pystymme nyt tarttumaan projekteihin, joita muualla maailmassa ei voida tutkia. Tutkimusaiheita tulee esimerkiksi puolijohdeteollisuudesta.
”Nyt pintakemiaa voidaan tutkia ennennäkemättömän monipuolisesti.”
Miten tuloksiasi voi soveltaa?
Ohutkalvoja tarvitaan melkein kaikessa elektroniikassa, kuten tietokoneiden mikropiirien komponenteissa, näytöissä ja aurinkokennoissa. Uusi mittalaitteisto auttaa tutkimusryhmäämme uusien ohutkalvoprosessien kehitystyössä. Lisäksi se avaa mahdollisuuksia vastata kysymyksiin miksi ja miten tietty prosessi toimii.
Väitöskirjatyöni aihe oli nimenomaan etsiä vastauksia noihin kysymyksiin tiettyjen ohutkalvoprosessien kohdalla. Syvällisempi ymmärrys kemiallisista reaktioista on avuksi uusien ohutkalvoprosessien suunnittelussa.
Meidän ryhmämme tutkima atomikerroskasvatus on erittäin tarkka tapa tehdä ohutkalvoja. ALD:llä voidaan pinnoittaa helposti ja kontrolloidusti monimutkaisiakin pintoja, minkä takia se on yhä hyödyllisempi tekniikka, kun mikropiirit komponentteineen monimutkaistuvat jatkuvasti. Suomessa kehitetty ALD onkin otettu laajasti käyttöön esimerkiksi puolijohdeteollisuudessa.
Mitä väitöksen tekeminen merkitsi sinulle?
Väitöskirja itsessään tai tohtorin titteli eivät ole itsessään erityisen merkittäviä minulle – vaikka on toki hyvä, että sain työn valmiiksi. Enemmän minulle merkitsevät tutkimusteni tulokset ja väitöstyön aikana oppimani taidot. Töissä on ollut kyllä kiva käydä, koska tutkimusryhmässämme on hirmu kivaa porukkaa!
Mitä teet urallasi seuraavaksi?
Juuri nyt olen post doc -tutkijana HelsinkiALD-ryhmässä Helsingin yliopistolla. Minulla ei ole selkeää kuvaa, mitä teen seuraavaksi, mutta olen kuitenkin niin kiinnostunut ALD:sta, että sen äärellä haluan ehdottomasti jatkaa.
Mikä toimii parhaiten työsi vastavoimana – miten tyhjennät pääsi tutkimuksesta?
Harrastan ITF Taekwon-Do-kamppailulajia ja kilpailen siinä aktiivisesti. Treenit, leirit ja kisareissut tyhjentävät ajatukset kemiasta aika tehokkaasti. Tutkimusjuttuja jaksaa ajatella taas paremmin, kun on tehnyt välillä jotain ihan erilaista.
En ole vielä saavuttanut isoa voittoa, vaikka olen harrastanut lajia aika kauan. Tänä keväänä olin EM-kisoissa sijoilla 5.–8., kun hävisin tuomariäänin 2–3 Norjan edustajalle. Jahti jatkuu toivottavasti ensi vuonna, kun kalenterissa on EM- ja MM-kisat. Seuraavat isot kisat on syksyllä Argentiinassa järjestettävät World Cup -kilpailut.
Heta-Elisa Niemisen materiaalikemian väitöskirja Reaction mechanism studies on atomic layer deposition processes tarkastettiin 8.3.2024 Helsingin yliopistossa. Vastaväittäjänä toimi apulaisprofessori Jolien Dendooven (University of Ghent, Belgia) ja kustoksena professori Mikko Ritala Helsingin yliopistosta.
Lue lisää:
Heta-Elisa Nieminen ORCID-tietokannassa
”ALD-tutkimus ottaa harppauksen, kun saamme uuden laitteen”
ALD – Suomalaiskeksintö tietokoneiden ja aurinkokennojen ytimessä
Kemian olympiavalmentaja nauttii lahjakkaiden nuorten opettamisesta
Hiilipallon uudet muodot – tutuksi luultu hiili tuottaa tutkijoille yllätyksiä
