Analisis Sifat Elektronik pada Material ZnO dan Zn_{1-delta}O (delta = 6.25%) dengan Metode berbasis Density Functional Theory
Sendi Nugraha Pratama (*), Yudhi Kurniawan, Shibghatullah Muhammady, Yudi Darma(**)
Quantum Semiconductors and Devices Laboratory, Kelompok Keilmuan Fisika Material Elektronik,
Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam, Institut Teknologi Bandung,
Jl. Ganesha no. 10 Bandung, Indonesia, 40132
*sendi.pratama15[at]gmail.com
**yudi[at]fi.itb.ac.id (corresponding author)
Abstract
Pada paper ini akan dilaporkan struktur pita energi dan rapat keadaan elektron material ZnO dan Zn_{1-delta}O (delta = 6.25%) wurtzite yang dihitung dengan menggunakan metode Generalized Gradient Approximation (GGA) berbasis Density Functional Theory (DFT). Dengan adanya parameter Hubbard U pada orbital Zn 3d sebesar 7.5 eV, celah pita energi sebesar 1.1 eV bertipe langsung (Gamma
ightarrow Gamma) diperoleh pada ZnO murni dan 1.54 eV (spin up) bertipe langsung (Gamma
ightarrow Gamma) pada Zn_{1-delta}O. Di samping itu, dapat diketahui bahwa pada ZnO murni memiliki bentuk rapat keadaan elektron yang simetri untuk elektron spin up dan spin down. Hal ini mengakibatkan nilai momen magnetik totalnya bernilai nol. Di sisi lain, pada Zn_{1-delta}O, bentuk rapat keadaan elektron spin up dan spin down tidak simetris yang menunjukkan sifat setengah logam ferromagnetik dengan nilai momen magnetik total sebesar 0.118 mu_{B}/f.u.. Dari data yang diperoleh untuk kedua material, dua pita valensi berasal dari hibridisasi Zn 3d-O 2p dan Zn 4s-O 2p sedangkan pita konduksi berasal dari hibridisasi Zn 4s dan O2p. Untuk kasus vakansi Zn, keadaan puncak baru muncul pada tingkat energi 0.18 eV yang berasal dari keadaan O 2p. Studi ini menunjukkan peran penting vakansi Zn terhadap modifikasi sifat elektronik ZnO dan dapat menjadi panduan untuk analisis data eksperimen.
Keywords: Sifat elektronik, Density functional theory, Generalized gradient approximation, ZnO
Topic: Material (MAT)
Link: https://ifory.id/abstract-plain/3fJAk6mwGxnY