"Malzemelerin kuantum özelliklerinden yararlanma potansiyeli, fotonik entegre devrelerin dünya çapında iletişim teknolojilerinde hız ve verimlilik sınırlarını yeniden tanımladığı bir geleceğin habercisidir." İsviçre'de araştırmacılar, optoelektronikte önemli bir adım attılar.
MARVEL'de bir ekip, Lumiphase, ETH Zurich ve EPFL Lausanne ile işbirliği içinde, tetragonal baryum titanatın (BTO) optoelektronik özelliklerini simüle etmek için yeni bir hesaplama çerçevesi geliştirdi. Bu ferroelektrik perovskit malzeme, üstün optik işlevselliği nedeniyle yeni nesil fotonik cihazlar için silikona umut verici bir alternatiftir.
Physical Review B'de yayınlanan yeni çerçeve, BTO'da Pockels etkisini modellemek için işlevden bağımsız bir yaklaşım sunuyor. Işık sinyallerini modüle etmek için çok önemli olan bu etki, bir malzemenin kırılma indeksinin bir elektrik alanına maruz kaldığında dinamik olarak kontrol edilmesini sağlar. Ekibin bulguları, telekomünikasyon ve bilişim endüstrileri için önemli etkilere sahip.
Geliştirilmiş BTO tabanlı fotonik cihazlar, daha hızlı veri aktarım hızları, daha düşük güç tüketimi ve daha küçük form faktörleri vaat ediyor. Titanyum atomu konumlandırması ile Pockels katsayısı arasındaki ilişkiyi anlayarak, araştırmacılar cihaz minyatürleştirme için malzemeyi optimize edebilirler. Bu, alan ve enerji verimliliğinin çok önemli olduğu ölçeklenebilir endüstriyel uygulamalar için çok önemlidir.
Ekip, süper hücreler oluşturarak ve kafes içinde titanyum atomlarının kasıtlı olarak merkezden uzaklaştırılmasıyla hayali fonon frekansları gibi zorlukların üstesinden geldi. Bu değişiklik, hesaplama modelini deneysel verilerle daha yakından uyumlu hale getirerek kararlı bir yapıya işaret etti. Araştırma, İsviçre'nin inovasyon ajansı Innosuisse tarafından desteklendi.
Geliştirilen çerçeve, hem hassasiyet hem de ölçeklenebilirlik ile malzeme modellemesi için bir emsal teşkil ediyor. Gelecekteki araştırmalar, Pockels fenomeninin frekansa bağlı etkilerini keşfetmeye odaklanacak. Bu, teorik anlayışı derinleştirecek ve çeşitli koşullar altında çalışan BTO cihazları için pratik yetenekleri genişletecektir.