"Potensi untuk memanfaatkan sifat kuantum material menandakan masa depan di mana sirkuit terpadu fotonik mendefinisikan ulang batas kecepatan dan efisiensi dalam teknologi komunikasi di seluruh dunia." Di Swiss, para peneliti telah membuat langkah signifikan dalam optoelektronika.
Sebuah tim di MARVEL, bekerja sama dengan Lumiphase, ETH Zurich, dan EPFL Lausanne, telah mengembangkan kerangka komputasi baru untuk mensimulasikan karakteristik optoelektronik barium titanat tetragonal (BTO). Bahan perovskit ferroelektrik ini merupakan alternatif yang menjanjikan untuk silikon untuk perangkat fotonik generasi berikutnya karena fungsionalitas optiknya yang unggul.
Kerangka kerja baru, yang diterbitkan dalam Physical Review B, menawarkan pendekatan independen fungsional untuk memodelkan efek Pockels dalam BTO. Efek ini, yang penting untuk memodulasi sinyal cahaya, memungkinkan kontrol dinamis indeks bias material ketika dikenai medan listrik. Temuan tim memiliki implikasi signifikan bagi industri telekomunikasi dan komputasi.
Perangkat fotonik berbasis BTO yang ditingkatkan menjanjikan kecepatan transfer data yang lebih cepat, konsumsi daya yang lebih rendah, dan faktor bentuk yang lebih kecil. Dengan memahami hubungan antara posisi atom titanium dan koefisien Pockels, para peneliti dapat mengoptimalkan material untuk miniaturisasi perangkat. Ini sangat penting untuk aplikasi industri yang dapat diskalakan di mana ruang dan efisiensi energi sangat penting.
Tim mengatasi tantangan seperti frekuensi fonon imajiner dengan membangun supersel dan memperkenalkan perpindahan atom titanium yang sengaja tidak berpusat di dalam kisi. Modifikasi ini menyelaraskan model komputasi lebih dekat dengan data eksperimen, yang menunjukkan struktur yang stabil. Penelitian ini didukung oleh badan inovasi Swiss, Innosuisse.
Kerangka kerja yang dikembangkan menetapkan preseden untuk pemodelan material dengan presisi dan skalabilitas. Penelitian di masa depan akan fokus pada eksplorasi efek fenomena Pockels yang bergantung pada frekuensi. Ini akan memperdalam pemahaman teoritis dan memperluas kemampuan praktis untuk perangkat BTO yang beroperasi dalam berbagai kondisi.