« Le potentiel d'exploiter les propriétés quantiques des matériaux laisse présager un avenir où les circuits intégrés photoniques redéfiniront les limites de la vitesse et de l'efficacité dans les technologies de communication à l'échelle mondiale. » En Suisse, des chercheurs ont fait un pas important dans l'optoélectronique.
Une équipe de MARVEL, en collaboration avec Lumiphase, l'ETH Zurich et l'EPFL Lausanne, a développé un nouveau cadre de calcul pour simuler les caractéristiques optoélectroniques du titanate de baryum tétragonal (BTO). Ce matériau pérovskite ferroélectrique est une alternative prometteuse au silicium pour les dispositifs photoniques de nouvelle génération en raison de ses fonctionnalités optiques supérieures.
Le nouveau cadre, publié dans Physical Review B, offre une approche indépendante de la fonction pour modéliser l'effet Pockels dans le BTO. Cet effet, crucial pour la modulation des signaux lumineux, permet un contrôle dynamique de l'indice de réfraction d'un matériau lorsqu'il est soumis à un champ électrique. Les conclusions de l'équipe ont des implications importantes pour les industries des télécommunications et de l'informatique.
Les dispositifs photoniques améliorés à base de BTO promettent des taux de transfert de données plus rapides, une consommation d'énergie plus faible et des facteurs de forme plus petits. En comprenant la relation entre le positionnement des atomes de titane et le coefficient de Pockels, les chercheurs peuvent optimiser le matériau pour la miniaturisation des dispositifs. Ceci est crucial pour les applications industrielles évolutives où l'espace et l'efficacité énergétique sont primordiaux.
L'équipe a surmonté des défis tels que les fréquences de phonons imaginaires en construisant des supercellules et en introduisant des déplacements intentionnels hors centre des atomes de titane dans le réseau. Cette modification a aligné le modèle de calcul plus étroitement avec les données expérimentales, indiquant une structure stable. La recherche a été soutenue par l'agence suisse pour l'innovation, Innosuisse.
Le cadre développé établit un précédent pour la modélisation des matériaux avec à la fois précision et évolutivité. Les recherches futures se concentreront sur l'exploration des effets dépendants de la fréquence du phénomène de Pockels. Cela approfondira la compréhension théorique et élargira les capacités pratiques des dispositifs BTO fonctionnant dans diverses conditions.