Diffusion of Be, Co and Mn impurities in compound semiconductors and glassy carbon studied by the modified radiotracer technique

The main method of modifying properties of semiconductors is to introduce small amount of impurities inside the material. This is used to control magnetic and optical properties of materials and to realize p- and n-type semiconductors out of intrinsic material in order to manufacture fundamental components such as diodes. As diffusion can be described as random mixing of material due to thermal movement of atoms, it is essential to know the diffusion behavior of the impurities in order to manufacture working components. In modified radiotracer technique diffusion is studied using radioactive isotopes of elements as tracers. The technique is called modified as atoms are deployed inside the material by ion beam implantation. With ion implantation, a distinct distribution of impurities can be deployed inside the sample surface with good con- trol over the amount of implanted atoms. As electromagnetic radiation and other nuclear decay products emitted by radioactive materials can be easily detected, only very low amount of impurities can be used. This makes it possible to study diffusion in pure materials without essentially modifying the initial properties by doping. In this thesis a modified radiotracer technique is used to study the diffusion of beryllium in GaN, ZnO, SiGe and glassy carbon. GaN, ZnO and SiGe are of great interest to the semiconductor industry and beryllium as a small and possibly rapid dopant hasn t been studied previously using the technique. Glassy carbon has been added to demonstrate the feasibility of the technique. In addition, the diffusion of magnetic impurities, Mn and Co, has been studied in GaAs and ZnO (respectively) with spintronic applications in mind.

The Context and Diffusion of Knowledge in the Finnish Jewellery Industry - The role of the House of Fabergé

Researchers within the fields of economic geography and organizational management have extensively studied learning and the prerequisites and impediments for knowledge transfer. This paper combines two discourses within the two subjects: the-communities-of-practice and the learning region approaches, merging them through the so-called ecology of knowledge-approach, which is used to examine the knowledge transfer from the House of Fabergé to the Finnish jewellery industry. We examine the pre-revolution St Petersburg jewellery cluster and the post-revolution Helsinki, and the transfer of knowledge between these two locations through the components of communities of people, institutions and industry. The paper shows that the industrial dynamics of the Finnish modern-day goldsmith industry was inherently shaped both through the transfer and the non-transfer of knowledge. It also contends that the “knowledge-economy” is not anchored in and exclusive for the high technology sector of the late 20th century.

Virtuaalimaailmoja valtaamassa : verkko-opetusinnovaation leviäminen koulun maantieteeseen vuosituhannen vaihteessa

Tutkimus käsittelee verkko-opetusinnovaation leviämistä perusasteen ja lukion maantieteeseen vuosina 1998–2004. Työssä sovellettiin opetusinnovaation leviämismallia ja innovaatioiden diffuusioteoriaa. Aineisto hankittiin seitsemänä vuotena kyselylomakkeilla maantieteen verkko-opetuksen edelläkävijäopettajilta, jotka palauttivat 326 lomaketta. Tutkimuksen pääongelmat olivat 1) Millaisia edellytyksiä edelläkävijäopettajilla on käyttää verkko-opetusta koulun maantieteessä? 2) Mitä sovelluksia ja millä tavoin edelläkävijäopettajat käyttävät maantieteen verkko-opetuksessa? 3) Millaisia käyttökokemuksia edelläkävijäopettajat ovat saaneet maantieteen verkko-opetuksesta? Tutkimuksessa havaittiin, että tietokoneiden riittämätön määrä ja puuttuminen aineluokasta vaikeuttivat maantieteen verkko-opetusta. Työssä kehitettiin opettajien digitaalisten mediataitojen kuutiomalli, johon kuuluvat tekniset taidot, informaation prosessointitaidot ja viestintätaidot. Opettajissa erotettiin kolme verkko-opetuksen käyttäjätyyppiä: informaatiohakuiset kevytkäyttäjät, viestintähakuiset peruskäyttäjät ja yhteistyöhakuiset tehokäyttäjät. Verkko-opetukseen liittyi intensiivisiä myönteisiä ja kielteisiä kokemuksia. Se toi iloa ja motivaatiota opiskeluun. Sitä pidettiin rikastuttavana lisänä, joka haluttiin integroida opetukseen hallitusti. Edelläkävijäopettajat ottivat käyttöön tietoverkoissa olevaa informaatiota ja sovelsivat työvälineohjelmia. He pääsivät alkuun todellisuutta jäljittelevien virtuaalimaailmojen: satelliittikuvien toistaman maapallon, digitaalikarttojen ja simulaatioiden käytössä. Opettajat kokeilivat verkon sosiaalisia tiloja reaaliaikaisen viestinnän, keskusteluryhmien ja ryhmätyöohjelmien avulla. Mielikuvitukseen perustuvat virtuaalimaailmat jäivät vähälle sillä opettajat eivät juuri pelanneet viihdepelejä. He omaksuivat virtuaalimaailmoista satunnaisia palasia käytettävissä olevan laite- ja ohjelmavarustuksen mukaan. Virtuaalimaailmojen valtaus eteni tutkimuksen aikana digitaalisen informaation hyödyntämisestä viestintäsovelluksiin ja aloittelevaan yhteistyöhön. Näin opettajat laajensivat virtuaalireviiriään tietoverkkojen dynaamisiksi toimijoiksi ja pääsivät uusin keinoin tyydyttämään ihmisen universaalia tarvetta yhteyteen muiden kanssa. Samalla opettajat valtautuivat informaation kuluttajista sen tuottajiksi, objekteista subjekteiksi. Verkko-opetus avaa koulun maantieteelle huomattavia mahdollisuuksia. Mobiililaitteiden avulla informaatiota voidaan kerätä ja tallentaa maasto-olosuhteissa, ohjelmilla sitä voidaan muuntaa muodosta toiseen. Internetin autenttiset ja ajantasaiset materiaalit tuovat opiskeluun konkretiaa ja kiinnostavuutta, mallit, simulaatiot ja paikkatieto havainnollistavat ilmiöitä. Viestintä- ja yhteistyövälineet sekä sosiaaliset informaatiotilat vahvistavat yhteistyötä. Avainsanat: verkko-opetus, internet, virtuaalimaailmat, maantiede, innovaatiot

The significance of brittle reaction layers in fusing of dental ceramics to titanium

This thesis comprises four intercomplementary parts that introduce new approaches to brittle reaction layers and mechanical compatibility of metalloceramic joints created when fusing dental ceramics to titanium. Several different methods including atomic layer deposition (ALD), sessile drop contact angle measurements, scanning acoustic microscopy (SAM), three-point bending (TPB, DIN 13 927 / ISO 9693), cross-section microscopy, scanning electron microscopy (SEM), and energy dispersive X-ray spectroscopy (EDS) were employed. The first part investigates the effects of TiO2 layer structure and thickness on the joint strength of the titanium-metalloceramic system. Samples with all tested TiO2 thicknesses displayed good ceramics adhesion to Ti, and uniform TPB results. The fracture mode was independent of oxide layer thickness and structure. Cracking occurred deeper inside titanium, in the oxygen-rich Ti[O]x solid solution surface layer. During dental ceramics firing TiO2 layers dissociate and joints become brittle with increased dissolution of oxygen into metallic Ti and consequent reduction in the metal plasticity. To accomplish an ideal metalloceramic joint this needs to be resolved. The second part introduces photoinduced superhydrophilicity of TiO2. Test samples with ALD deposited anatase TiO2 films were produced. Samples were irradiated with UV light to induce superhydrophilicity of the surfaces through a cascade leading to increased amount of surface hydroxyl groups. Superhydrophilicity (contact angle ~0˚) was achieved within 2 minutes of UV radiation. Partial recovery of the contact angle was observed during the first 10 minutes after UV exposure. Total recovery was not observed within 24h storage. Photoinduced ultrahydrophilicity can be used to enhance wettability of titanium surfaces, an important factor in dental ceramics veneering processes. The third part addresses interlayers designed to restrain oxygen dissolution into Ti during dental ceramics fusing. The main requirements for an ideal interlayer material are proposed. Based on these criteria and systematic exclusion of possible interlayer materials silver (Ag) interlayers were chosen. TPB results were significantly better in when 5 μm Ag interlayers were used compared to only Al2O3-blasted samples. In samples with these Ag interlayers multiple cracks occurred inside dental ceramics, none inside Ti structure. Ag interlayers of 5 μm on Al2O3-blasted samples can be efficiently used to retard formation of the brittle oxygen-rich Ti[O]x layer, thus enhancing metalloceramic joint integrity. The most brittle component in metalloceramic joints with 5 μm Ag interlayers was bulk dental ceramics instead of Ti[O]x. The fourth part investigates the importance of mechanical interlocking. According to the results, the significance of mechanical interlocking achieved by conventional surface treatments can be questioned as long as the formation of the brittle layers (mainly oxygen-rich Ti[O]x) cannot be sufficiently controlled. In summary in contrast to former impressions of thick titanium oxide layers this thesis clearly demonstrates diffusion of oxygen from sintering atmosphere and SiO2 to Ti structures during dental ceramics firing and the following formation of brittle Ti[O]x solid solution as the most important factors predisposing joints between Ti and SiO2-based dental ceramics to low strength. This among other predisposing factors such as residual stresses created by the coefficient of thermal expansion mismatch between dental ceramics and Ti frameworks can be avoided with Ag interlayers.