Hasil Pencarian  ::  Simpan CSV :: Kembali

"Dilute Magnetic Semiconductors (DMS) merupakan material yang ideal untuk aplikasi spintronik bahwasanya bukan hanya muatan elektron namun juga spin dari pembawa muatan digunakan untuk proses penyimpanan informasi magnetik. Meskipun telah diketahui bahwa defek berperan penting untuk struktur elektronik dan sifat magnetik DMS, namun pada DMS yang berbasis semikonduktor ZnO, defek mana yang berperan pada kondisi ruang masih diperdebatkan. Skripsi ini menjelaskan interaksi defek yang mungkin terjadi di dalam ZnO didop Cr dan pengaruhnya. Dalam kerangka Density Functional Theory (DFT) kami telah mempelajari struktur elektronik dan sifat magnetik ZnO wurtzite didop dengan Cr, serta dengan keberadaan beberapa varian defek (vakansi oksigen(Vo), impuritas hidrogen(H), dan keduanya(VoH)). Kami menggunakan supersel 2x2x2 untuk mempertahankan konsentrasi dopan Cr rendah (6.25%), pseudopotensial standar Projector Augmented Wave (PAW) untuk menyatakan elektron dekat inti atom maupun elektron valensi, dan pendekatan GGA-PBE untuk energi exchange-correlation yang dikombinasikan dengan pendekatan Hubbard untuk memperhitungkan korelasi elektron yang kuat pada keadaan 3d. Hasil spektrum pita energi, densitas keadaan (DOS), proyeksi densitas keadaan (PDOS), dan distribusi densitas-spin telah diinvestigasi. Hasil investigasi tersebut menunjukkan bahwa keberadaan Vo dalam ZnO:Cr membuat sistem tersebut memiliki keadaan feromagnetik yang lebih stabil daripada ZnO:Cr murni, akibat didapatkan magnetisasi serta densitas keadaan pada level energi Fermi yang lebih tinggi. Keberadaan H dalam ZnO:Cr menyumbang elektron donor pada ZnO:Cr namun hanya terpolarisasi pada daerah pita konduksi sehingga tidak banyak merubah sifat magnetiknya. Dan adapun keberadaan VoH dalam ZnO:Cr ternyata mampu menunjukkan sifat half-metallic. Dengan demikian, dapat dikatakan bahwa untuk memperoleh sifat tertentu dari ZnO didop Cr dapat dilakukan dengan mengatur keberadaan dari ketiga varian defek tersebut.

---

Dilute Magnetic Semiconductors (DMS) are ideal materials for applications in spintronics where not only the electron charge but also the spin of the charge carrier is used for information processing. However, the origin of observed interaction in DMS is still a subject of debate. This bachelor thesis put forward an explanation of defect interaction which may occur and the effects within Cr-doped ZnO. Within the framework of Density Functional Theory (DFT) we have studied the electronic and the magnetic properties of wurtzite ZnO doped with transition-metal Cr in the presence of some defects (Vo, H, VoH). We used a 2x2x2 supercell to maintain dilute Cr concentration, the standard Projector Augmented Wave (PAW) pseudopotentials to describe the core electrons and valence electrons, and the exchange-correlation energy of the electrons is treated within the Generalized Gradient Approximation of Perdew, Burke, and Ernzerhof (GGA-PBE) which is combined with a Hubbard approach to include strong electron correlations within the 3d state. The spectrum of band structure, density of states (DOS) and projected density of states (PDOS), and spin-density distribution in this system were investigated. The results of investigation shows that the existence of Vo in ZnO:Cr could stabilize ferromagnetic state of the system, due to the large magnetization and density of states at Fermi level. While, the existence of H introduce donor in ZnO:Cr but just polarized above Fermi level so there is no much change observed in its magnetic properties. And as for the existence of VoH in ZnO:Cr, it turn out able to show the half-metallic properties. Thus, it can be said that we could determine some characteristics of ZnO:Cr by controlling the existence of those defects."

"Dilute Magnetic Semiconductors (DMS) merupakan material yang ideal untuk aplikasi spintronik bahwasanya bukan hanya muatan elektron namun juga spin dari pembawa muatan digunakan untuk proses penyimpanan informasi magnetik. Meskipun telah diketahui bahwa defek berperan penting untuk struktur elektronik dan sifat magnetik DMS, namun pada DMS yang berbasis semikonduktor ZnO, defek mana yang berperan pada kondisi ruang masih diperdebatkan. Skripsi ini menjelaskan interaksi defek yang mungkin terjadi di dalam ZnO didop Cr dan pengaruhnya. Dalam kerangka Density Functional Theory (DFT) kami telah mempelajari struktur elektronik dan sifat magnetik ZnO wurtzite didop dengan Cr, serta dengan keberadaan beberapa varian defek (vakansi oksigen(Vo), impuritas hidrogen(H), dan keduanya(VoH)). Kami menggunakan supersel 2x2x2 untuk mempertahankan konsentrasi dopan Cr rendah (6.25%), pseudopotensial standar Projector Augmented Wave (PAW) untuk menyatakan elektron dekat inti atom maupun elektron valensi, dan pendekatan GGA-PBE untuk energi exchange-correlation yang dikombinasikan dengan pendekatan Hubbard untuk memperhitungkan korelasi elektron yang kuat pada keadaan 3d. Hasil spektrum pita energi, densitas keadaan (DOS), proyeksi densitas keadaan (PDOS), dan distribusi densitas-spin telah diinvestigasi. Hasil investigasi tersebut menunjukkan bahwa keberadaan Vo dalam ZnO:Cr membuat sistem tersebut memiliki keadaan feromagnetik yang lebih stabil daripada ZnO:Cr murni, akibat didapatkan magnetisasi serta densitas keadaan pada level energi Fermi yang lebih tinggi. Keberadaan H dalam ZnO:Cr menyumbang elektron donor pada ZnO:Cr namun hanya terpolarisasi pada daerah pita konduksi sehingga tidak banyak merubah sifat magnetiknya. Dan adapun keberadaan VoH dalam ZnO:Cr ternyata mampu menunjukkan sifat half-metallic. Dengan demikian, dapat dikatakan bahwa untuk memperoleh sifat tertentu dari ZnO didop Cr dapat dilakukan dengan mengatur keberadaan dari ketiga varian defek tersebut.

---

Dilute Magnetic Semiconductors (DMS) are ideal materials for applications in spintronics where not only the electron charge but also the spin of the charge carrier is used for information processing. However, the origin of observed interaction in DMS is still a subject of debate. This bachelor thesis put forward an explanation of defect interaction which may occur and the effects within Cr-doped ZnO. Within the framework of Density Functional Theory (DFT) we have studied the electronic and the magnetic properties of wurtzite ZnO doped with transition-metal Cr in the presence of some defects (Vo, H, VoH). We used a 2x2x2 supercell to maintain dilute Cr concentration, the standard Projector Augmented Wave (PAW) pseudopotentials to describe the core electrons and valence electrons, and the exchange-correlation energy of the electrons is treated within the Generalized Gradient Approximation of Perdew, Burke, and Ernzerhof (GGA-PBE) which is combined with a Hubbard approach to include strong electron correlations within the 3d state. The spectrum of band structure, density of states (DOS) and projected density of states (PDOS), and spin-density distribution in this system were investigated. The results of investigation shows that the existence of Vo in ZnO:Cr could stabilize ferromagnetic state of the system, due to the large magnetization and density of states at Fermi level. While, the existence of H introduce donor in ZnO:Cr but just polarized above Fermi level so there is no much change observed in its magnetic properties. And as for the existence of VoH in ZnO:Cr, it turn out able to show the half-metallic properties. Thus, it can be said that we could determine some characteristics of ZnO:Cr by controlling the existence of those defects."

"Sifat ferromagnetik yang muncul pada DMS berbasis ZnO dengan Tc di atas suhu kamar memiliki prospek yang baik untuk aplikasi spintronik. Oleh karena itu, diperlukan model yang dapat memprediksi dengan akurat sifat-sifat fisis material tersebut. Model yang digunakan pada penelitian ini mengasumsikan bahwa atom-atom impuritas (atom Mn) yang diberikan pada sistem ZnO membentuk momen magnetik lokal. Sifat magnetik muncul karena adanya magnetic exchange interaction antara spin elektron bebas dan momen magnetik lokal atom-atom impuritas tersebut. Hamiltonian model yang digunakan terdiri atas suku kinetik yang berasal dari pendekatan k.p 8 band dan suku interaksi magnetik antara spin elektron bebas dan momen magnetik lokal. Model ini diselesaikan dengan metode Dynamical Mean Field Theory (DMFT). Perhitungan dilakukan dengan memberi variasi terhadap kopling Hund JH sebesar 1 eV, 2 eV, dan 3 eV, variasi konsentrasi ion dopan x sebesar 2 %, 5 %, 7 %, dan 10 % untuk masing-masing JH serta variasi temperatur T untuk masing-masing konsentrasi. Hasil perhitungan menunjukkan munculnya impurity band pada kurva densitas keadaan (DOS) yang disebabkan oleh interaksi magnetik antara spin atom-atom impuritas dan spin elektron bebas yang menempati pita valensi. Nilai Tc tertinggi yang diperoleh menggunakan model ini yaitu sekitar 442 K dengan konsentrasi hole sebesar 1:71020 cm3.

---

Ferromagnetic properties that appear in ZnO-based DMS with Tc above room temperature are promising for spintronics applications. To make accurate predictions on other important physical properties, a good model for these materials is needed. The model used in this study assumes that impurity atoms (Mn atoms) doped in the ZnO system form local magnetic moments. The magnetic properties in this model arise due to magnetic exchange interaction between spins of electrons and local magnetic moments of the impurity atoms.

The model Hamiltonian consists of a kinetic term derived from k.p 8-band approximation and the magnetic exchange interaction term arising from the magnetic interactions between spins of electrons and local magnetic moments. The model is solved using Dynamical Mean Field Theory (DMFT) method. In this calculations, we use the following parameter values: Hund's coupling JH about 1 eV, 2 eV, and 3 eV, concentration of ion dopant x about 2%, 5%, 7 %, and 10 % for each JH, with variation of temperature for each concentration. The impurity bands appear in our density of states (DOS) calculations due to the magnetic interaction between spins of the Mn atoms and spins of the electrons occupying the valence bands. The highest Tc obtained using this model is about 442 K with the hole concentration of 1:71020 cm3."

"Perilaku magnetik BaFe12O19 (BaM) berbentuk hexagonal dalam berbagai ukuran telah diinvestigasi dengan menggunakan perangkat lunak simulasi mikromagnetik untuk umum, OOMMF berbasis persamaan LLG. BaM berbentuk hexagonal dengan ukuran 50 nm hingga 500 nm disimulasi dalam keadaan tanpa medan luar pada temperatur 0 K dan konstanta redaman α = 0.1. Struktur domain yang dibentuk oleh sistem pada ukuran sampai dengan 420 nm berupa struktur singledomain. Saat ukuran BaM 430 - 500 nm, struktur domain yang ditunjukkan bukan lagi single-domain melainkan two-domain. Menariknya, Bloch wall muncul sebagai dinding yang memisahkan dua domain dengan orientasi magnetik antiparallel pada BaM dengan struktur two-domain tersebut. Simulasi BaM berbentuk hexagonal dengan ukuran 50 – 100 nm dalam keadaan diberi medan quasi-static ke arah hard- dan easy axis juga dilakukan guna memahami pengaruh ukuran terhadap kurva histeresis. Hasilnya, kurva histeresis memperlihatkan koersivitas nol saat medan eksternal diberikan ke arah hard-axisnya dan koersivitas yang besar (>375 mT) saat medan eksternal diberikan ke arah easyaxisnya yangmana merupakan tipikal kurva histeresis material hard magnet dengan uniaxial axis. Selain itu, medan nukleasi dan medan saturasi menunjukkan adanya pergeseran seiring dengan berubahnya ukuran BaM. Perilaku magnetik bergantung pada ukuran (size-dependent) yang ditunjukkan pada hasil penelitian ini dapat dijelaskan sebagai kompetisi antara interaksi magnetostatik, exchange, dan anisotropi yang direpresentasikan oleh densitas energi-energinya.

---

Magnetic behavior of hexagonal-shaped BaFe12O19 (BaM) with various size has been investigated by using public micromagnetic simulation software, OOMMF based on LLG equation. Hexagonal-shaped BaM with size ranging from 50 to 500 nm has been simulated under no applied field at 0 K with damping constant α = 0.1. BaM with size up to 420 nm formed single-domain structure. As the size increased at 430 - 500 nm, domain structure showed by BaM was no longer single-domain but two-domain. Interestingly, Bloch-type domain wall appeared to separate two domains with antiparallel orientation in this two-domain state. Micromagnetic simulation of hexagonal-shaped BaM with size ranging from 50 to 500 nm under quasi-static field parallel and perpendicular with its hard axis was also carried out in order to understand the influence of size to hysteresis curve of BaM.

The results showed hysteresis curve with zero coercivity when the external field was applied to its hard axis and large coercivity (>375 mT) as the external field was applied to its easy axis which is typical of hard magnet material with uniaxial axis. Moreover, nucleation and saturation field were shifted as the BaM’s size varied. Size-dependent magnetic behavior showed in these results could be explained as the competition between magnetostatic, exchange, and anisotropy which are represented by its energy densities."

"Telah dilakukan penyusunan dan pengujian sistem magnet yang memiliki medan magnet sebesar 1.3 Tesla pada jarak antar pole berkisar 25 milimeter. Penyusun dan pengujian ini sebagai langkah pendahuluan untuk sistem selanjutnya. Sistem ini akan digunakan dalam sistem pengukuran bahan semikonduktor dengan metoda efek Hall. Dari hasil pengujian sistem ini didapatkan hasil sebagai berikut, semakin besar imbas medan magnet yang dihasilkan, maka semakin besar daya (watt) yang dikonsumsi seiring dengan arus input yang masuk kerangkaian. Imbas medan magnet yang besar memerlukan arus input yang besar, hal ini berakibat adanya efek kalor yang berpengaruh terhadap kestabilan medan magnet, sehingga timbul drift medan magnet. Untuk mengurangi hal tersebut diperlukan sistem pendingin dengan menggunakan air distilat/aquades yang memiliki hambatan yang sangat besar guna mengindari hubungan singkat. Hasil akhir dari pengujian adalah bahwa sistem memilki ripple dibawah 10% untuk harga medan magnet dibawah 1,2 Tesla. Semakin besar imbas medan magnet yang dihasilkan semakin besar drift medan magnetnya."

"

Kami telah melakukan studi ab-initio pada hexagonal boron nitride (hBN) yang disisipkan antara lapisan-lapisan Ni(111) untuk menyelidiki antarmuka dari struktur bahan ini. Dalam studi ini, kami menggunakan sebanyak tiga lapisan atom Ni dalam satu bagian lempeng Ni dalam Ni(111)/hBN/Ni(111) untuk menentukan susunan atom yang tepat di daerah antarmuka. Perhitungan density functional theory untuk 36 struktur, menjadi dua kali lipat bergantung pada arah momen magnetik, yaitu konfigurasi paralel (PC) dan konfigurasi anti-paralel (APC), menunjukkan bahwa jumlah ikatan kimia lemah yang terbentuk dalam hibridisasi pd antara atom N dan Ni memiliki peranan yang sangat penting. Sebanyak maksimum dua ikatan hibridisasi pd menstabilkan struktur ini, dengan APC terbukti sebagai konfigurasi yang sangat stabil dan sesuai dengan hasil eksperimen terdahulu. Pada keadaan energi terendah, momen magnetik terinduksi pada atom N muncul ketika atom N digeser mendekati salah satu dari atom-atom N. Menariknya, arah momennya diubah oleh posisi lapisan N dan menghasilkan keadaan bi-stable dengan cara polarisasi elektrik ketika APC dipilih. Perhitungan probabilitas transmisi Ni/hBN/Ni yang telah memiliki struktur antarmuka yang tepat pada pusat persambungan, menunjukkan efek spin-filtering dimana arus dengan spin terpolarisasi dikontrol dengan medan listrik ketika pembalikan yang diinduksi sebuah medan diberikan.

---

We undertook an ab-initio study of hexagonal boron nitride (hBN) sandwiched between Ni(111) layers to examine the interface of this material structure. We considered Ni(111) /hBN/Ni(111) with a slab with three Ni atomic layers to determine the exact atom arrangement at the interface. The density functional theory calculations for 36 stacking arrangements, which are doubled with respect to the magnetic alignment of slabs in an anti-parallel configuration (APC) and parallel configuration (PC), revealed that the number of formed weak chemical bonds, in the pd-hybridization between the N and Ni atoms, is decisive. A maximum of two pd-hybridization bonds stabilized the structure, with APC proving to be the most favorable magnetic alignment, in line with the results of previous experimental studies. In the lowest energy state, an induced magnetic moment at an N site appears when N is moved closer to one of the Ni atoms. Interestingly, the moment direction is switched by the position of the N layer in the resulting bi-stable state with electrical polarization when APC is chosen. The transmission probability calculation of Ni/hBN/Ni having the determined interface structure at the center of the junction exhibits a spin-filtering effect where the spin-polarized current is controlled by the electric field when a field-induced reversal of the polarization is realized.

"

"Investigasi terhadap struktur elektronik, magnetik, dan sifat termolektrik dari heavily–doped Ca0.5La0.5MnO3 (CLMO) dan Ca0.5La0.25Bi0.25MnO3 (CLBMO) dilakukan dengan metode komputasi density functional theory (DFT) dan transportasi Boltzmann. Sedangkan optimasi termoelektrik dari kedua kompon diperoleh dengan menggunakan model restructured single parabolic band. Baik CLMO dan CLBMO dengan struktur kristal orthorhombic (Pnma), menunjukkan keadaan paling stabil pada konfigurasi feromagnetik dengan energi total minimum paling rendah. Doping Bi pada CLBMO mereduksi sudut ikatan Mn–O–Mn yang menyebabkan distorsi kisi dan membentuk hibridisasi Bi 6s – O 2p yang berkompetisi dengan hibridisasi Mn 3d – O 2p. Mekanisme tersebut secara simultan menurunkan konduktivitas listrik dan konduktivitas termal dari CLBMO. CLBMO menunjukkan optimasi power factor masing-masing sebesar 49% dan 69% pada suhu 300 K dan 800 K. Sedangkan CLMO hanya memberikan optimasi sebesar 13% dan 30% pada suhu yang sama. Kedua kompon memiliki konduktivitas termal fonon tiga sampai empat orde lebih kecil dari konduktivitas termal elektroniknya. Dengan demikian perhitungan figure of merit, ZT, hanya didasarkan pada mekanisme transport pembawa muatan, dan tidak melibatkan transport fonon yang menjadikan perhitungan lebih rumit. Nilai ZT dikoreksi dengan melibatkan rasio waktu relaksasi konduktivitas listrik terhadap waktu relaksasi konduktivitas termal elektronik, ts/tke, yang berbanding terbalik dengan rasio bilangan Lorenz terhadap degenarate limit, L/Lo.

---

Investigations on the electronic structure, magnetic, and thermoelectric properties of heavily-doped Ca0.5La0.5MnO3 (CLMO) and Ca0.5La0.25Bi0.25MnO3 (CLBMO) are carried out using density functional theory (DFT) computational methods and Boltzmann transport. Meanwhile, the thermoelectric optimization of the two compounds is obtained by using a restructured single parabolic band model. Both CLMO and CLBMO with the orthorhombic crystal structure (Pnma), show the most stable state in the ferromagnetic configuration with the lowest minimum total energy. Bi-doping in CLBMO reduces the Mn–O–Mn bond angle which causes lattice distortion and forms Bi 6s – O 2p hybridization which competes with Mn 3d – O 2p hybridization. This mechanism simultaneously reduces the electrical conductivity and thermal conductivity of CLBMO. CLBMO shows optimization of power factors of 49% and 69% at temperatures of 300 K and 800 K, respectively. While CLMO only provides optimization of 13% and 30% at the same temperature. Both compounds have phonon thermal conductivity two to three orders of magnitude lower than their electronic thermal conductivity. Thus the calculation of the figure of merit, ZT, is only based on the mechanism of charge carrier transport and does not involve phonon transport which leads to a more complicated calculation. The ZT value is corrected by involving the ratio of the relaxation time of the electrical conductivity to the relaxation time of the electronic thermal conductivity, ts/tke, which is inversely proportional to the ratio of the Lorenz number to the degenerate limit, L/Lo."

"ABSTRAKMaterial semikonduktor Cu2ZnSnS4 (CZTS) dikenal sebagai semikonduktor tipe-p dengan energi celah pita ideal dan koefisien penyerapan tinggi untuk lapisan penyerap pada aplikasi sel surya. Fabrikasi menggunakan metode Successive Ionic Layer Adsorption and Reaction (SILAR) menjadi kombinasi yang tepat untuk menghasilkan sel surya berbasis lapisan tipis yang terjangkau dan rendah toksisitas. Siklus pencelupan menjadi salah satu faktor penting proses yang dapat mempengaruhi struktur dan sifat optis lapisan tipis CZTS yang terbentuk pada permukaan substrat. Dengan menggunakan variabel 25, 30, 35, dan 40 siklus, serta perlakuan anil tanpa dan dengan suasana sulfur, penelitian ini melakukan investigasi pengaruhnya terhadap struktur dan sifat optis berupa nilai energi celah pita. Hasil XRD menunjukkan penurunan nilai kristalinitas dengan kenaikan jumlah siklus pencelupan. Topografi permukaan lapisan tipis CZTS hasil SEM menunjukkan adanya retak dan penggumpalan partikel pada permukaan sampel yang diduga sebagai fasa kedua berdasarkan analisis hasil EDX. Nilai energi celah pita pada sampel hasil anil tanpa suasana sulfur dan sampel hasil anil dalam suasana sulfur pun mengalami penurunan seiring dengan peningkatan jumlah siklus pencelupan.

---

ABSTRACTSemiconducting Cu2ZnSnS4 (CZTS) material is known as p-type semiconductor which has ideal direct band gap and high absorption coefficient for absorber layer in thin-film solar cells application. Fabricated by Successive Ionic Layer Adsorption and Reaction (SILAR) method, this could be a promising technique to produce low cost and low toxicity thin-film solar cells. Immersion cycle is one of the important factors in SILAR method that may effect on structure and optical properties of CZTS thin film. By using following variables: 25, 30, 35, and 40 immersion cycles, and annealing treatment in non-sulfur condition and annealing treatment in sulfur condition as well, this investigation focused on their effects to structure and optical properties. The XRD results give decreased crystallinity with the increasing of immersion cycles. Surface topography of CZTS thin film, as the results of SEM examination, indicate the presence of cracks and coalescence particles on the surface of samples, suspected as second phases according to the results of EDX examination. Besides, as the immersion cycles are going up, it leads to decreasing on band gap energy on both annealed samples."