科技日報(bào)北京11月6日電 （記者劉霞）在接近絕對零度，如4開爾文（約-269.15℃）的極低溫度下，大多數(shù)電光材料都會(huì)“失靈”，性能急劇下降。在一項(xiàng)最新研究中，比利時(shí)科學(xué)家研發(fā)出一種新型鈦酸鍶（SrTiO3）薄膜，在極低溫條件下不僅光損耗低，還實(shí)現(xiàn)了創(chuàng)紀(jì)錄的電光性能，有望為量子模塊提供更高效的光控組件。相關(guān)論文發(fā)表于新一期《科學(xué)》雜志。
研究示意圖。圖片來源：《科學(xué)》雜志量子計(jì)算機(jī)與探測器通常運(yùn)行在接近絕對零度環(huán)境。在這種極端條件下，常溫材料難以有效調(diào)控光信號。而光調(diào)控恰恰是信息編碼、路由與轉(zhuǎn)換的關(guān)鍵，不僅在常溫?cái)?shù)據(jù)和通信網(wǎng)絡(luò)中不可或缺，也正逐步應(yīng)用于超低溫量子鏈路中。
比利時(shí)微電子研究中心、魯汶大學(xué)及根特大學(xué)組成的研究團(tuán)隊(duì)，對常見晶體鈦酸鍶進(jìn)行結(jié)構(gòu)重構(gòu)，使其在低溫下展現(xiàn)出卓越的電光性能。測試結(jié)果顯示，在-269.15℃下，該材料的普克爾系數(shù)高達(dá)350pm/V，創(chuàng)下目前所有薄膜電光材料在該溫度下的最高紀(jì)錄。
普克爾系數(shù)反映了材料在外加電場下折射率變化的強(qiáng)度。系數(shù)越高，意味著每伏電壓對光的調(diào)制效率越高。在極低溫條件下，大多數(shù)材料性能衰退，而改進(jìn)后的鈦酸鍶薄膜卻逆勢增強(qiáng)。
該材料的“高響應(yīng)、低損耗”特性，有助于制造更小型、光子損失更少的器件，推動(dòng)下一代量子互連、調(diào)制器和傳感器的發(fā)展，最終實(shí)現(xiàn)超導(dǎo)處理器與光網(wǎng)絡(luò)之間的高效連接。
同期發(fā)表的另一項(xiàng)研究也表明，通過精確調(diào)控鈦酸鍶結(jié)構(gòu)，其在4—5開爾文的低溫下，對電場的響應(yīng)變得極強(qiáng)且可調(diào)。兩篇論文共同揭示了鈦酸鍶材料性能的可控潛力，以及將其集成于低損耗、晶圓級光子芯片中的可行路徑。
本文鏈接：新型鈦酸鍶薄膜低溫電光性能創(chuàng)新高http://www.sq15.cn/show-11-27899-0.html
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