Hasil Pencarian  ::  Simpan CSV :: Kembali

"ABSTRAKSkripsi ini didasari oleh tujuan kami untuk memahami terlahirnya eksiton didalam graphene. Eksiton adalah quasipartikel yang mendeskripsikan keadaanterikat antara sebuah elektron dan sebuah hole. Eksiton memiliki peranan yangpenting dalam teknologi berbasis semikonduktor, seperti photovoltaics, laser,dan sebagainya. Skripsi ini tidak semata-mata bertujuan untuk mendiskusikantentang kemunculan eksiton, namun mengeksplorasi efek dari interaksi tolakmenolakCoulomb di antara elektron-elektron yang menghasilkan efek korelasi;Interaksi-interaksi ini memodikasi spektrum satu partikel (kerapatan keadaanatau Density of States) dan spektrum dua partikel (konduktivitas optis) darigraphene. Kami melakukan penelitian ini secara teoritik dengan cara menggunakanmetode GW yang diimplementasikan dengan basis model HamiltonianTight-Binding. Pemahaman dari efek-efek korelasi ini sangat penting karenahal ini akan berperan dalam membuat interaksi tarik-menarik efektif di antaraelektron dan hole yang akan mengikat mereka dan mengubah mereka menjadieksiton. Tujuan dari penelitian ini adalah melakukan perhitungan numerikdari konduktivitas optis dari graphene menggunakan menggunakan algoritmaGW berbasis Tight-binding. Skripsi ini meliputi perhitungan self-energy menggunakanFungsi Green (G) dan Fungsi Interaksi Ternormalisasi (W) yang didapatdari proses Random Phase Approximation. Metode ini didasari olehpendekatan Tight-Binding yang digunakan untuk membuat struktur pita energibare dari graphene. Selain itu, kami memformulasikan perlakuan interaksiCoulomb dengan menggunakan diagram Feynman dalam pendekatan GW.Hasil utama dari perhitungan ini adalah grak dari kerapatan keadaan (Den-sity of States) dan konduktivitas optis dari graphene dengan koreksi self-energydalam pendekatan GW.

---

ABSTRACTThis study is very much motivated by our aim to understand the formationof excitons in graphene. Excitons are quasi-particles that describe the boundstate between an electron and a hole. The role of excitons are very importantin semiconductor-based technologies, such as photovoltaics, lasers, and soon. This thesis is not aimed to discuss the formation of excitons itself, ratherit explores the eects of Coulomb repulsive interactions among electrons thatgenerate the correlations eects that modify the single-particle spectra (densityof states) and the two-particle spectra (optical conductivity) of graphene. Wedo this study theoretically by employing the GW method implemented on thebasis of the tight-binding model Hamiltonian. The understanding of such correlationeects is important because eventually they play an important role ininducing the eective attractive interactions between electrons and holes thatbind them into excitons. The aim of this research is to do a numerical calculationof the optical conductivity of graphene using a tight-binding based GWalgorithm. This study includes the calculation of self-energy by using Green'sFunction (G) and Normalized Interaction Function (W) acquired from RandomPhase Approximation. This method is derived from the Tight-BindingApproximation used to construct the bare band structure of graphene. In additionto this, we formulate with the treatment of the Coulomb interactionusing Feynman diagrams within the GW approximation. The main results ofthese calculations are the plots of density of states and optical conductivity ofgraphene upon the self energy corrections within the GW approximation."

"Permasalahan banyak benda (many-body) secara lengkap, dimana melibatkan interaksi elektron-ion dan interaksi elektron-elektron, merupakan permasalahan yang sulit untuk dipecahkan secara eksak. Pendekatan first-principles seperti Density Functional Theory (DFT) telah menjadi pilihan yang populer untuk mengamati band structure secara lengkap pada suatu material. Bagaimanapun juga, terlepas dari perumusannya yang telah mapan, hal itu tetap menjadi tantangan besar untuk menggunakan pendekatan DFT untuk mengamati efek yang yang disebabkan oleh korelasi yang kuat antara elektron secara benar. Saat ini telah diperkenalkan pendekatan yang menggabungkan DFT dengan pendekatan diagram Feynman, yang disebut metode GW, untuk mengoreksi efek dari interaksi antara elektron. Terlepas dari beberapa keberhasilan dari pendekatan GW berbasis DFT ini, pendekatan ini memiliki kekurangan yaitu tidak cukup eksibel untuk digunakan untuk memecahkan masalah dengan interaksi yang lain, seperti interaksi magnetik. Pada skripsi ini, kami memperkenalkan algoritma metode GW dalam kerangka tight- binding. Kami turunkan setiap langkah pada algoritma secara lengkap dengan menggunakan diagram Feynman dan konsep analytic continuation untuk mengekspresikan besaran-besaran fisika pada real frequency. Untuk tujuan tertentu, kami tertarik untuk menerapkan algoritma ini pada sistem graphene dengan harapan menggunakan metode ini untuk sifat optik sistem graphene dengan berbagai jenis interaksi tambahan dalam waktu mendatang.

---

The full many-body problem in condensed-matter physics, in which electronion as well as electron-electron (e-e) interactions play crucial roles, is very tough to solve exactly. To explore the details of the band structure of the material, a first-principles approach such as Density Functional Theory (DFT) has become a popular choice. However, a part from its well-established formulation, it remains a big challenge to use such an approach to capture effects arising from strong correlations among the electrons correctly. Nowadays, an approach to combine DFT with a Feynman diagrammatic approach, so called the GW method, to address the effects of e-e interactions, has been introduced. Despite some successes of the DFT-based GW approach, there is an issue that this approach does not seem exible enough to use for solving problems with other types of interactions, such as magnetic interactions. In this skripsi, we aim to introduce an algorithm of the implementation of GW method in the frame of tight-binding approximation. We rigorously derive each step in the algorithm with the aid of Feynman diagrams, and the concept of analytic continuation to express the physical quantities of interest in real frequency. For a particular purpose, we are interested to apply this algorithm to graphene in hope of using this method address optical properties of graphene systems with various kinds of additional interactions in the near future."

"ABSTRACTThe emergence of exitonic signal in the optical response of a wide band gap semiconductor has been a common knowledge in physics. There have been numerous experimental studies exploring the important role of excitons on influencing both the transport and optical properties of the materials. Typically, excitonic effect appears in the optical spectra of a wide band gap semiconductor as a rising signal below the onset energy of the band to band transition. Despite the existence of much information on excitonic effects, there has not been much literature that explores detailed theoretical explanation on how the exitonic signal appears and how it evolves with temperature. Here, we propose to do a theoretical study on the optical conductivity of ZnO, a well known wide band gap semiconductor that we choose as a case study. ZnO has been known to exhibit excitonic states in its optical spectra in the energy range of 3.13 3.41 eV, with a high exciton binding energy of 60meV. An experimental study on ZnO in 2014 revealed such a signal in its optical conductivity spectrum. Motivated to explain this phenomenon, we present a theoretical investigation on the appearance of excitonic signal in optical conductivity of ZnO. We model ZnO within an 8 band k.p approximation. We calculate the optical conductivity by incorporating the first order vertex correction derived from the Feynman diagram. We hypothesize that this first order vertex correction carries the information of how the optical spectral weight transfers from the region slightly above to the region slightly below the onset of band to band transition. We aim to see this effect at various temperatures. We expect to compare our calculation results with the existing experimental of the optical conductivity ZnO.

---

ABSTRAKKemunculan sinyal eksiton pada respon optik sebuah semikonduktor celah lebar telah menjadi hal umum di dalam ilmu fisika. Beberapa penelitian telah melakukan studi terhadap pentingnya peran eksiton pada sifat-sifat transport dan optik suatu material. Umumnya efek eksiton yang terlihat pada spektrum optik semikonduktor celah lebar muncul dalam bentuk sinyal yang naik pada daerah di bawah onset energi transisi antar pita. Meskipun begitu, tidak banyak literatur teoritik yang membahas secara detail bagaimana sinyal eksiton terbentuk dan pengaruh temperatur terhadap sinyal tersebut. Pada penelitian ini kami menyajikan studi teoritik pada konduktivitas optik ZnO, yaitu semikonduktor celah lebar yang populer. ZnO diketahui memiliki states eksiton pada spektrum optik 3.13-3.41 eV dengan energi ikat eksiton sebesar 60meV. Studi eksperimen ZnO di tahun 2014 menunjukkan sinyal yang muncul pada spektrum konduktivitas optik. Diawali dengan motivasi untuk menjelaskan fenomena ini, kamu menyajikan studi teoritik pada kemunculan sinyal eksiton pada konduktivitas optik dari ZnO. Kami memodelkan ZnO dengan menggunakan pendekatan 8-band k.p theory. Perhitungan konduktivitas optik dilakukan dengan melibatkan koreksi vertex orde pertama yang diturunkan melalui diagram Feynman. Kami yakin bahwa koreksi vertex orde pertama membawa informasi bagaimana spektrum optik bergeser, dari sedikit di atas onset energi transisi antar pita menjadi di bawah onset energi transisi antar pita. Kami melihat efek ini pada temperatur yang berbeda-beda. Kami membandingkan hasil perhitungan kami dengan hasil eksperimen konduktivitas optik ZnO yang sudah ada."

"This monograph summarizes the current state of the art of research on exciton polaritons in microcavities: their interactions, fast dynamics, spin-dependent phenomena, temporal and spatial coherence, condensation under non-equilibrium conditions, related collective quantum phenomena and most advanced applications. The monograph is written by the most active authors who have strongly contributed to the advances in this area. It is of great interests to both physicists approaching this subject for the first time, as well as a wide audience of experts in other disciplines who want to be updated on this fast moving field."

"ABSTRACTCurrent electronics technology still relies on semiconductors for several purposes. The special property that distinguishes a semiconductor from another material is band gap energy inside of which the Fermi energy is located. Most conventional semiconductors such as Ge, Si, or GaAs may be classified into none or weakly correlated systems in which electron electron e e interactions do not play any significant role, where the band gaps insensitive to temperature change. Meanwhile, in semiconductors containing transition metal elements having d orbitals in their valence and or conduction band s , which we consider as strongly correlated semiconductors, e e interactions may play a more significant role. We hypothesize that such kind of semiconductors would have band structures, including their band gaps, being rather sensitive to temperature change due to e e interactions. We propose to explore this hypothesis theoretically by modeling the semiconductor band structure through Tight Binding Approximation with the GW method numerically in the Matsubara frequency domain. At the end, we use Pad approximant to obtain the self energy defined in the real frequency domain. Using this self energy we can calculate and analyze the Density Of States DOS at various temperatures, by giving the certain range of bare interaction line V. Our research results the correlation effects become stronger as we decrease the temperature. In short ranged interaction confirms that the semiconductor band gap increases and chemical potential shifts to a higher energy. Whereas with long ranged interaction shows that the range of two bands semiconductor becomes farther apart as compared to the bare DOS.

---

ABSTRACTTeknologi elektronik saat ini masih mengandalkan material semikonduktor untuk berbagai kebutuhan. Properti yang membedakan semikonduktor dari material lain adalah celah pita energi di mana energi Fermi berada di dalamnya. Umumnya semikonduktor seperti Ge, Si, atau GaAs dapat diklasifikasikan ke dalam sistem non terkorelasi / terkorelasi lemah di mana interaksi elektron-elektron e-e tidak memiliki peran penting, sehingga pita energi nya mungkin tidak sensitif terhadap perubahan suhu. Sedangkan semikonduktor yang mengandung unsur logam transisi dan orbital d dalam pita valensi dan / atau pita konduksi dianggap sebagai semikonduktor terkorelasi kuat, dimana interaksi e-e memainkan peran lebih signifikan. Kami berhipotesis bahwa jenis semikonduktor ini akan memiliki lebar celah pita yang agak sensitif terhadap perubahan suhu. Kami mengeksplorasi hipotesis ini secara teoritis dengan pemodelan struktur pita semikonduktor melalui pendekatan Tight-Binding, kemudian menerapkan interaksi e-e dalam metode GW secara numerik dalam domain frekuensi Matsubara. Setelah itu kami menggunakan Pad approximant untuk memperoleh self-energy yang didefinisikan dalam domain frekuensi riil. Dengan menggunakan self-energy ini kita dapat menghitung dan menganalisis Density Of States DOS seiring dengan bertambahnya suhu, dengan memberikan variasi rentang dari bare interaction line V . Penelitian kami membuktikan bahwa efek-efek korelasi menjadi lebih kuat seiring menurunnya suhu. Untuk variasi interaksi rentang pendek, pita energi melebar dan potensial kimia semakin bergeser ke tingkat energi lebih tinggi. Sedangkan pada variasi interaksi rentang panjang, jarak antara dua pita energi semikonduktor semakin melebar jika dibandingkan dengan DOS murni."

"ABSTRACTThis study is motivated by a recent experimental study of the substrate material SrTiO3 STO showed the presence of excitonic signals originating from the optical conductivity has unique characteristics. Some exciton signals were found to have energy above the bandgap edge where as we have known that exciton formed from the excited electron bound to its hole that it has energy below the bandgap edge. We expect that excitons have been formed in the ground state before STO absorbs photons, as a result of the electron electron correlation as STO is known to have strong correlated electrons. In this thesis we do theoretical study to investigate the existence of exciton the ground state of a strongly correlated semiconductor through a simple model toy model consist of four orbitals divided into two groups mimicking the valence and conduction band. The result shows that the toy model can demonstrate the bandgap widening and show the emergence of excited electron in the ground state.

---

ABSTRACTPenelitian ini dilatarbelakangi oleh sebuah studi eksperimen pada substrat SrTiO3 STO yang menunjukkan spektrum eksiton yang berasal dari konduktivitas optis yang memiliki karakteristik yang unik. Beberapa spektrum tersebut memiliki energi yang lebih besar dari energi terendah pita konduksi, sementara sebagaimana diketahui secara umum bahwa eksiton terbentuk dari elektron tereksitasi yang terikat pada hole dan memiliki energi yang lebih rendah. Penulis menduga bahwa eksiton tersebut telah terbentuk pada keadaan dasar sebelum STO menyerap foton, sebagai akibat dari korelasi antar elektron, sebagaimana diketahui bahwa STO merupakan material dengan sistem elektron terkorelasi kuat. Penulis kemudian melakukal studi teoretik untuk mengetahui keberadaan eksiton pada keadaan dasar dari semikonduktor terkorelasi kuat melalui model sederhana yang terdiri dari empat orbital yang terbagi menjadi dua grup sebagai representasi dari pita valensi dan pita konduksi. Hasil yang didapatkan menunjukkan bahwa model sederhana tersebut dapat mendemonstrasikan pelebaran celah energi dan menunjukkan adanya elektron yang tereksitasi pada keadaan dasar."