MOCVD growth andproperties of GaN and AlGaN layers

In this work GaN and AlGaN layers were grown by metal-organic chemical vapor deposition (MOCVD) on sapphire substrates. The research was carried out at Micro and Nanoscience Laboratory of Helsinki University of Technology. The objective of this thesis is the study of MOCVD technique for the growth of GaN and AlGaN films and optimization of growth parameters in purpose to improve crystal quality of the films. The widely used two-step and the new multistep methods have been used for GaN, AlGaN MOCVD growth on c-plane sapphire. Properties of the GaN and AlGaN layers were studied using in-situ reflectance monitoring during MOCVD growth, atomic force microscopy and x-ray diffraction. Compared to the two step method, the multistep method has produced even better qualities of the GaN and AlGaN layers and significant reduction of threading dislocation density.

Paperikoneen käyttöönoton onnistumisen riippuvuus valmistelutyöstä

Paperikoneinvestointi toteutetaan projekteina, joista muodostuvaa ketjua kutsutaan projektien elinkaareksi. Toteutusketjun viimeinen lenkki on käynnistykseen huipentuva käyttöönotto. Hyvä käyttöönotto palvelee investointia. Käyttöönotoissa koetaan erilaisia ongelmatilanteita, joista osa on satunnaisesti tai usein toistuvia. Investoinnin onnistumisen ja aikataulun asettama paine luo tilanteiden selvittämiseen erityishaasteita. Aina ei selvitä ilman takaiskuja. Tutkimustavoitteena oli kartoittaa käyttöönoton yleiset ongelmat ja niiden yhteydet projektihistoriaan, sekä ne projektinhallinnan osa-alueet, joita parantamalla varmistetaan käyttöönoton ja investoinnin onnistuminen. Tutkimus pohjautuu erilaisistainvestointiprojekteista ja käyttöönotoista saatuihin kokemuksiin, haastatteluihin (3 kpl) ja kyselypalautteeseen (42 kpl). Investoinnin onnistumisedellytykset luodaan projektihistoriassa, käyttöönotossa ne viimeistellään. Onnistuminen mitataan tuotto-odotusten saavuttamisena aikataulussa, johon vaikuttavia tekijöitä ovat tuotannon hallinta, käyttövarmuus ja markkinat. Käyttöönoton onnistumista tulee arvioida käyttöönottotehtävistäsuoriutumisen pohjalta, ei pelkästään investoinnille asetettujen aikataulu- ja tuotantotavoitteiden (laatu, määrä, hallinta) saavuttamisena, kuten usein tapahtuu. Tulosten perusteella käyttöönoton merkittävimmät ongelmat ovat tiedonkulun puutteet, ohjelmallisten korjausten suuri määrä ja palautumisajan riittämättömyys. Tärkeimmät painotukset ovat laiterikkojen estäminen, ohjelmavirheiden korjaaminen ja henkilöstön osaamisen varmentaminen. Konelinjan vaikeimmin hallittava osa on radan päänvienti. Osapuolten poikkeavat näkökulmat sekä työn laadun merkitys testauksissa, koulutuksissa ja kenttätoiminnoissa nousee tuloksista myös vahvasti esiin. Tutkimus on selvittänyt sille asetetut tavoitteet. Käyttöönoton merkittävimmät ongelmat syntyvät sen lähihistoriassa: testauksissa, koulutuksessa ja kenttätoiminnoissa. Käyttöönoton onnistumiseksi tulee painotusprojektinhallinnassa keskittää käynnistysvaiheen suunnitteluun sekä kenttätoimintojen hallintaan.

Tuning Performance of Multi-threaded programs

Diplomityö tarkastelee säikeistettyä ohjelmointia rinnakkaisohjelmoinnin ylemmällä hierarkiatasolla tarkastellen erityisesti hypersäikeistysteknologiaa. Työssä tarkastellaan hypersäikeistyksen hyviä ja huonoja puolia sekä sen vaikutuksia rinnakkaisalgoritmeihin. Työn tavoitteena oli ymmärtää Intel Pentium 4 prosessorin hypersäikeistyksen toteutus ja mahdollistaa sen hyödyntäminen, missä se tuo suorituskyvyllistä etua. Työssä kerättiin ja analysoitiin suorituskykytietoa ajamalla suuri joukko suorituskykytestejä eri olosuhteissa (muistin käsittely, kääntäjän asetukset, ympäristömuuttujat...). Työssä tarkasteltiin kahdentyyppisiä algoritmeja: matriisioperaatioita ja lajittelua. Näissä sovelluksissa on säännöllinen muistinkäyttökuvio, mikä on kaksiteräinen miekka. Se on etu aritmeettis-loogisissa prosessoinnissa, mutta toisaalta huonontaa muistin suorituskykyä. Syynä siihen on nykyaikaisten prosessorien erittäin hyvä raaka suorituskyky säännöllistä dataa käsiteltäessä, mutta muistiarkkitehtuuria rajoittaa välimuistien koko ja useat puskurit. Kun ongelman koko ylittää tietyn rajan, todellinen suorituskyky voi pudota murto-osaan huippusuorituskyvystä.

M-käsittelyn vaikutus lastuamalla valmistettavan tuotteen valmistuskustannuksiin

Paremmin lastuttavia M-käsiteltyjä teräksiä on käytetty yrityksissä jo yli 20 vuoden ajan. Ominaisuuksiensa ansiosta M-teräksillä on pystytty pienentämään koneistuskustannuksia ja parantamaan kilpailukykyä. Viime vuosien aikana lastuavat terät ja työstökoneet ovat kuitenkin kehittyneet ja ero M-terästen ja tavanomaisten terästen välillä on voinut kaventua. Tämän diplomityön tavoitteena oli tutkia, saavutetaanko M-teräksen käytöllä taloudellisia etuja nykyaikaisissa konepajaolosuhteissa. Tutkimuksessa vertailtiin M-käsitellyn ja tavanomaisen 42CrMo4 – teräksen koneistusta. Valmistuskokeissa tarkasteltiin terien kulumista, lastun muotoa ja pinnanlaatua. Koekappaleena toimi olakkeellinen kuusiomutteri M64 kierteellä. Tuotteita valmistettiin yli 500 kappaletta ja materiaalia poistettiin noin 2000 kg. Koetulosten perusteella tuotteille laskettiin koneistuskustannukset kuvitteellisessa yrityksessä. Ero materiaalien välillä oli suurin työvaiheissa, joissa lastuaminen oli jatkuvaa. Sisä- ja ulkosorvauksessa M-käsiteltyä terästä lastunneiden terien kestoikä oli noin kaksinkertainen ja kierteen sorvauksessa noin nelinkertainen tavalliseen teräkseen verrattuna. Hakkaavassa työstössä terien kestoikä oli molemmilla materiaaleilla sama. Työssä suoritettujen kokeiden ja kustannuslaskelmien perusteella, käyttämällä M-käsiteltyä terästä voidaan pienentää valmistuskustannuksia. Materiaalien välinen ero korostuu, kun hakkaavaa työstöä on vähän, sarjat ovat suuria ja tuotanto on miehittämätöntä.

Primary and Revision Hip Replacement. A University Hospital Database and Registry Study

Large-headed total hip arthroplasty (THA) and hip resurfacing arthroplasty (HRA) with metal-on-metal (MoM) bearings became popular during the last decade. Recently, it has become evident that the large-head MoM hip implants are associated with increased revision rates despite their theoretical advantages. The purpose of this study was to evaluate the early results of primary MoM hip replacements and of acetabular revisions. I analyzed retrospectively the results of four MoM implant designs and the survival rate of acetabular revisions with impaction bone grafting, as documented in the Turku University Hospital database. Further, I evaluated the correlation between femoral head size and dislocation rate, and used the Finnish Arthroplasty Register data to compare the survival of three large-head MoM THAs to analogous HRAs. The early results for the Magnum M2A–ReCap THA were good. A larger head size decreased the risk of dislocation. Articular surface replacement (ASR) THA yielded inferior results compared to analogous HRA. For two other designs the results were similar. The R3–Synergy THA yielded inferior results compared to the reference implants. The survival of acetabular reconstructions with impaction bone grafting was inferior compared to previous reports. In conclusion, the early results of the Biomet ReCap–Magnum design were promising, and large head sizes decreased the dislocation rate. The survival of different MoM hip implant designs varied. The survival of new designs and techniques may be inferior to those reported by the clinics where implants are developed. An important caveat is that early promising results of new devices may rapidly worsen. New implants need to be introduced in a controlled fashion to the market; here, arthroplasty registers are a valuable tool that needs to be used.