“利用材料的量子特性的潜力预示着一个未来，光子集成电路将重新定义全球通信技术的速度和效率的界限。”在瑞士，研究人员在光电子学领域取得了重大进展。
MARVEL的一个团队与Lumiphase、苏黎世联邦理工学院和洛桑联邦理工学院合作，开发了一种新的计算框架，用于模拟四方钛酸钡（BTO）的光电特性。由于其卓越的光学功能，这种铁电钙钛矿材料是下一代光子器件中硅的一种有前途的替代品。
发表在《物理评论B》上的新框架提供了一种功能独立的建模BTO中波克尔斯效应的方法。这种效应对于调制光信号至关重要，允许在受到电场作用时动态控制材料的折射率。该团队的发现对电信和计算行业具有重要意义。
改进的基于BTO的光子器件有望实现更快的数据传输速率、更低的功耗和更小的外形尺寸。通过了解钛原子定位与波克尔斯系数之间的关系，研究人员可以优化材料以实现器件小型化。这对于空间和能源效率至关重要的可扩展工业应用至关重要。
该团队通过构建超晶胞并在晶格内引入钛原子的有意偏心位移来克服了虚幻声子频率等挑战。这种修改使计算模型更接近实验数据，表明结构稳定。这项研究得到了瑞士创新机构Innosuisse的支持。
开发的框架为材料建模树立了精确性和可扩展性的先例。未来的研究将侧重于探索波克尔斯现象的频率相关效应。这将加深理论理解，并扩展在各种条件下运行的BTO器件的实际能力。