Hasil Pencarian  ::  Simpan CSV :: Kembali

"ABSTRACTThe role of excitons in semiconducting materials carries potential applications. Excitonic signals usually do not appear clearly in optical absorption spectra of semiconductor systems with narrow gap, such as Gallium Arsenide, which makes experimental analyses on excitons in such systems become very challenging. On the iii iv theoretical side, calculation of optical spectra based purely on Density Functional Theory DFT without taking electron hole interactions into account does not lead to the appearance of any excitonic signal. Meanwhile, existing DFT based algorithms that include a full vertex correction through Bethe Salpeter equation may reveal an excitonic signal, but the algorithm has not provided a way to analyze the excitonic signal further. Motivated to provide a way to isolate the excitonic effect in the optical response theoretically, we develop a method of calculation for the optical conductivity of a narrow band gap semiconductor GaAs within the k.p 8 band model, that includes electron hole interactions through first order electron hole vertex correction. The k.p model is chosen because it provides a description of 8 energy bands 2 conduction and 6 valence bands in which the role of spin orbit coupling is also taken into account. We expect that this first order vertex correction reveals how the optical spectral weight redistributes as a function of temperature.

---

ABSTRAKPeran eksiton pada material semikonduktor membawa banyak potensi aplikasi. Sinyal eksiton tidak terlalu jelas kemunculannya pada spektrum absorbsi optis semikonduktor bercelah sempit, seperti Gallium Arsenite, sehingga analisis keberadaan eksiton secara eksperimen menjadi cukup menantang. Dari segi teori, perhitungan dengan metode Density Functional Theory DFT yang tidak melibatkan interaksi electron-hole belum dapat menunjukan keberadaan eksiton. Sedangkan untuk perhitungan DFT yang mengikutsertakan koreksi vertex secara lengkap dengan metode Bethe-Salpeter equation BSE dapat memunculkan sinyal eksiton, namun algoritma yang ada belum dapat memberi cara untuk menganalisis eksiton lebih jauh. Dengan motifasi tersebut, kami mengembangkan metode perhitungan konduktifitas optis semikonduktor bercelah sempit material Gallium Arsenite dengan menerapkan model k.p 8 pita, dengan mengikutsertakan interaksi electronhole melalui koreksi verteks orde pertama. Metode k.p di pilih karena metode ini dapat menjelaskan 8 pita 2 pita konduksi dan 6 pita valensi dan turut melibatkan faktor spin orbit coupling."

"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."

"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."

"Skripsi ini berisi studi teoritik tentang densitas keadaan (DOS) dan kemagnetan pada sistem GaAs:Mn. Sistem GaAs:Mn merupakan salah satu jenis diluted magnetic semiconductor. Pada studi ini diajukan model dengan Hamiltonian yang terdiri atas suku yang merepresentasikan dinamika elektron dalam GaAs murni dan interaksi pertukaran antara spin hole dan spin ion Mn. Hamiltonian bagian GaAs murni didekati dengan model k.p 8 band. Perhitungan dilakukan dalam kerangka dynamical mean field theory (DMFT). Dari penelitian ini didapatkan, TC paling optimum yang bisa diperoleh sebesar 116 K. Kami menyimpulkan bahwa nilai TC paling optimum didapat ketika konsentrasi hole sebesar setengah dari konsentrasi impuritas.

---

This bachelor thesis presents a theoretical study about density of states (DOS) and magnetism in GaAs:Mn. GaAs:Mn is known to classify into diluted magnetic semiconductor. In this study, we propose a model of which the Hamiltonian consists of a term of electron dynamics in GaAs and exchange interactions between hole spins and Mn ion spins. Hamiltonian of pure GaAs is approximated by k.p 8 band scheme. Calculations are employed within the dynamical mean field theory (DMFT). From our calculations, the optimum TC is found to be 116 K. We conclude that TC reaches on optimum value when hole concentraion is half of the impurity concentration."

"ABSTRACTThe complex and fascinating properties of a material often arises due to interactions among electrons as well as between electrons and other constituents of the material. A common model to describe the strongly correlated electronic system with strong on site Coulomb interaction is Hubbard model. It is usually aimed to theoretically address physical properties resulting from the strong correlations in the system. As Hubbard model generally cannot be solved exactly, one very powerful approximation method having been widely used over the last few decades is Dynamical Mean Field Theory DMFT . The theory maps the original lattice problem into an effective single impurity problem embedded in a self consistent bath. Apart from the many variants of the implementation of the method, it relies on using an impurity solver as part of its algorithm. In this work, rather than solving a Hubbard model, we aim to explore the impurity solver itself for solving a problem of metallic host doped with correlated elements which is described with Anderson Impurity Model AIM . In particular, we use the stochastic distributional exact diagonalization method. Here we try to understand more about how the metal insulator transition MIT in the system occurs, and how the MIT phenomenon reflects in its optical conductivity for various physical parameters.

---

ABSTRAKProperti dari sebuah material yang begitu kompleks sering muncul karena interaksi antar elektron atau juga antara elektron dengan komponen pengganti lain dari material. Suatu model umum untuk menjelaskan sistem elektronik terkorelasi kuat dengan interaksi Coulomb dalam situs elektron yang kuat adalah model Hubbard. Model ini biasanya ditujukan untuk secara teori menunjukkan properti fisis yang dihasilkan dari korelasi kuat di dalam sistem. Karena model Hubbard secara umum tak dapat diselesaikan secara eksak, ada satu metode pendekatan yang sangat baik yang dipakai beberapa dekade belakangan yaitu Dynamical Mean-Field Theory DMFT . Teori ini memetakan problem kisi asli menjadi problem impuritas tunggal efektif yang tertanam dalam suatu bath yang konsisten pada dirinya sendiri. Terlepas dari adanya berbagai varian dari implementasinya, metode ini bergantung pada penggunaan impurity solver sebagai bagian dari algoritmanya. Pada penelitian ini kami tidak bertujuan menyelesaikan model Hubbard. Yang kami ingin capai dalam penelitian ini adalah mengeksplorasi impurity solver itu sendiri untuk menyelesaikan problem dari suatu host metallic yang di-doped dengan elemen-elemen terkorelasi yang dideskripsikan dengan Anderson Impurity Model AIM . Secara khusus, kami menggunakan metode stochastic distributional exact diagonallization. Di sini kami mencoba untuk memahami lebih lanjut bagaimana metal-insulator transition MIT terjadi di dalam sistem, dan bagaimana fenomena MIT tercermin dalam konduktivitas optisnya untuk berbagai macam parameter fisis."

"Skripsi ini berisi studi teoretis tentang sifat-sifat magnetik dan elektronik dari semikonduktor GaN:Cr tipe-n, seperti magnetisasi densitas keadaan atau den- sity of states (DOS), dan temperatur Curie (TC ). Hamiltonian model terdiri dari suku kinetik dan suku interaksi. Suku kinetik diturunkan dari teori k.p 8-band dengan memasukkan kopling antara spin -orbital (spin-orbit coupling ) dan faktor kontribusi dari pita-pita energi lain sebagai suku perturbasi. Ha- miltonian suku interaksi diturunkan dari magnetic exchange interaction antara spin elektron konduksi dan spin momen magnetik lokal dari atom impuritas (atom Cr). Model diselesaikan dengan menggunakan metode dynamical me- an field theory (DMFT). Pada studi ini, kita memvariasikan Hund’s coupling (JH ), impuritas magnetik (x), dan temperatur (T ). Hasil perhitungan kami menunjukkan bahwa TC meningkat dengan peningkatan JH , namun tidak me- ningkat dengan peningkatan x. Nilai TC tertinggi yang kami dapatkan sebesar 123 K pada JH = 3 eV dan x = 2 %.

---

This bachelor thesis comprehends a theoretical study of magnetic and electronic properties of n-type Cr-doped GaN, such as magnetization, density of states, and Curie temperature (TC ). The model Hamiltonian consists of kine- tic and interaction terms. The kinetic term is derived from 8-band k.p theory, including the spin-orbit coupling and contribution factor from the other ban- ds treated as perturbation. Whereas the interaction term is derived from the magnetic exchange interaction between spins of the conduction electrons and spins of the local magnetic moments of the impurity atom. The model is so- lved using the Dynamical Mean Field Theory (DMFT) method. In this study, we vary the Hund’s coupling (JH ), the magnetic impurity concentration (x), and the temperature (T ). We use 1 eV, 2 eV, and 3 eV for JH values. Our calculation results show that TC increases with increasing JH , but does not increase with increasing x. The highest value of TC that we obtain is 123 K at JH = 3 eV and x = 2 %."

"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."

"ABSTRAKPerhitungan Density Functional Theory DFT digunakan untuk menginvestigasi sifat-sifat elektronik TiO2 pada fase anatase,baik yang murni maupun yang di dope dengan Ta. Hasil perhitungan menunjukan bahwa TiO2 merupakan bahan semikonduktor non feromagnetik. Interaksi elektron-elektron diikutsertakan melalui DFT U, sehingga hasil perhitungan lebih sesuai dengan data eksperimen. Sifat-sifat optis diteliti melalui perhitungan fungsi-fungsi dielektrik tanpa dan dengan melibatkan interaksi elektron-hole melalui persamaan Bethe Salpeter. Hasil perhitungan dengan DFT U dan DFT U BSE menunjukan adanya eksiton pada TiO2 murni. Penambahan Ta pada TiO2 menguatkan spektrum optis pada sekitar energy 4,3 eV dan hasil perhitungan yang telah didapat, dapat dikatakan konsisten dengan paper rujukan [Z. Yong et al].Kata Kunci: TiO2, anatase, DFT, elektron, hole.

---

ABSTRAKThe Density Functional Theory DFT calculation is used to investigate the electronic properties of TiO2 in the anatase phase, either pure or dope with Ta. The results show that TiO2 is a non ferromagnetic semiconductor material. The interactions of electrons are included through DFT U, so the results of the calculations are more in line with the experimental data. The optical properties are examined through the calculation of dielectric functions without and by involving electron hole interactions via the Bethe Salpeter equation. The results of calculations with DFT U and DFT U BSE indicate the existence of an exciton in TiO2 pure. The addition of Ta to TiO2 amplifies the optical spectrum around 4.3 eV of energy and the calculated results can be said to be consistent with the reference paper Z. Yong et al . Keywords TiO2, anatase, DFT, electron, hole "

"Salah satu usaha untuk meningkatkan kapasitas transmisi dan/atau memperpanjang jarak transmisi pada komunikasi serat optik, yaitu dengan dikembangkannya diode laser yang dapat diatur panjang gelombangnya (tunable laser diode). Diode laser ini dapat dibuat dengan 2 cara, yaitu memfabrikasi langsung laser mode tunggal (single mode laser) atau laser mode jamak (multimode laser) yang digandeng dengan external tuning. Pada Tesis ini dilakukan uji coba dan analisa suatu sistem penalaan (tuning), sehingga cahaya laser menghasilkan panjang gelombang dengan lebar spektral yang sempit. Sistem ini menggunakan laser semikondulctor GaAs sebagai diode laser mode jamak yang mempunyai rentang panjang gelombang 640,7 nm and 722,08 nm dan daya maksimum 4 mW. Disamping itu sebagai external tuning digunakan kisi yang mempunyai jarak antara celala (d) = 327,762 µm ± 55,84 p.m , sedangkan antara diode laser dengan kisi, digunakan lensa sebagai kolimator. Dari hasil uji coba dan analisa menunjukkan bahwa panjang gelombang yang akan ditransmisikan dapat dipilih dengan merubah sudut kisi terhadap sumbu optic. Perubahan sudut kisi dapat dilakukan antara 0° sampai 60°, sedangkan panjang gelombangnya antara 675,86 nm dan 682,43 nm dengan lebar spektral antara 29.65 nm dan 113.10 nm.

---

One way to increase transmission capacity and/or to extend transmission distance in optical fiber communication is by providing tunable laser diode. There are two ways in making each laser diode, namely, fabricating directly single mode laser or using multimode laser coupled with external tuning. In this thesis a tuning system will be measured and analysed, so that laser light produces the wavelength with narrow spectral width. This system uses GaAs laser semiconductor as multimode laser diode that has wavelength range 640.7 nm and 722.08 rim and maximum power of 4 mW. Besides grating with period of grating 327,762 p.m ± 55,84 p.m is used as external tuning, while between laser diode and grating, a lens is used as collimator. The measurement and analysis shows that the wavelength that will be transmitted can be selected by changing grating angle to optical axis. The variation of grating angle is between 0° and 60°, whereas the wavelength is between 675.53 nm and 682.43 nm with spectral width between 29.65 nm and 113.10 nm."