«Потенціал використання квантових властивостей матеріалів передбачає майбутнє, де фотонні інтегровані схеми переосмислять межі швидкості та ефективності в комунікаційних технологіях у всьому світі». У Швейцарії дослідники зробили значний крок уперед в оптоелектроніці.
Команда з MARVEL у співпраці з Lumiphase, ETH Zurich та EPFL Lausanne розробила нову обчислювальну структуру для моделювання оптоелектронних характеристик тетрагонального титанату барію (BTO). Цей фероелектричний перовскітний матеріал є перспективною альтернативою кремнію для фотонних пристроїв наступного покоління завдяки своїм чудовим оптичним функціям.
Нова структура, опублікована в Physical Review B, пропонує функціонально-незалежний підхід до моделювання ефекту Покельса в BTO. Цей ефект, вирішальний для модуляції світлових сигналів, дозволяє динамічно контролювати показник заломлення матеріалу під впливом електричного поля. Висновки команди мають значні наслідки для телекомунікаційної та обчислювальної галузей.
Покращені фотонні пристрої на основі BTO обіцяють швидшу швидкість передачі даних, нижче споживання енергії та менші форм-фактори. Розуміючи взаємозв'язок між розташуванням атомів титану та коефіцієнтом Покельса, дослідники можуть оптимізувати матеріал для мініатюризації пристроїв. Це має вирішальне значення для масштабованих промислових застосувань, де простір та енергоефективність є першорядними.
Команда подолала такі виклики, як уявні фононні частоти, побудувавши суперкомірки та запровадивши навмисні позацентрові зміщення атомів титану в межах решітки. Ця модифікація узгодила обчислювальну модель ближче до експериментальних даних, вказуючи на стабільну структуру. Дослідження було підтримано швейцарським інноваційним агентством Innosuisse.
Розроблена структура створює прецедент для моделювання матеріалів з точністю та масштабованістю. Майбутні дослідження будуть зосереджені на вивченні частотно-залежних ефектів явища Покельса. Це поглибить теоретичне розуміння та розширить практичні можливості для пристроїв BTO, що працюють у різних умовах.