“利用材料的量子特性的潛力預示著一個未來，光子集成電路將重新定義全球通信技術的速度和效率的界限。”在瑞士，研究人員在光電子學領域取得了重大進展。
MARVEL的一個團隊與Lumiphase、蘇黎世聯邦理工學院和洛桑聯邦理工學院合作，開發了一種新的計算框架，用於模擬四方鈦酸鋇（BTO）的光電特性。由於其卓越的光學功能，這種鐵電鈣鈦礦材料是下一代光子器件中矽的一種有前途的替代品。
發表在《物理評論B》上的新框架提供了一種功能獨立的建模BTO中波克爾斯效應的方法。這種效應對於調製光信號至關重要，允許在受到電場作用時動態控制材料的折射率。該團隊的發現對電信和計算行業具有重要意義。
改進的基於BTO的光子器件有望實現更快的数据傳輸速率、更低的功耗和更小的外形尺寸。通過了解鈦原子定位與波克爾斯係數之間的關係，研究人員可以優化材料以實現器件小型化。這對於空間和能源效率至關重要的可擴展工業應用至關重要。
該團隊通過構建超晶胞並在晶格內引入鈦原子的有意偏心位移來克服了虛幻聲子頻率等挑戰。這種修改使計算模型更接近實驗數據，表明結構穩定。這項研究得到了瑞士創新機構Innosuisse的支持。
開發的框架為材料建模樹立了精確性和可擴展性的先例。未來的研究將側重於探索波克爾斯現象的頻率相關效應。這將加深理論理解，並擴展在各種條件下運行的BTO器件的實際能力。