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."

"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."

"Jika dua bahan semikonduktor yang tidak sama digabungkan, sambungannya disebut heterojunction. Karena kedua bahan semikonduktor tersebut mempunyai bandgap yang berbeda, akan terjadi diskontinuitas energi pada persambungannya. Sambungan yang terbentuk dapat berupa sambungan abrupt atau graded. Sambungan abrupt terjadi jika perubahan dari satu bahan ke bahan lainnya terjadi secara tiba-tiba, sedangkan sambungan graded terjadi jika perubahan dari bahan satu ke bahan lainnya terjadi secara perlahan-lahan. Pada penelitian ini dibuat rancangan HBT (Heterojunction Bipolar Transistor) Si/SiGe sambungan abrupt yang dapat memberikan frekuensi transit (fT) dan penguatan arus yang optimum. Untuk memperoleh frekuensi transit tersebut digunakan model struktur divais dengan NE=I01 S cm-3, NB=5.1019cm"3, dan WE=-50 nm. Lebar basis W8 dibuat bervariasi antara 10 - 50 nm dengan kenaikan 10 nm dan fraksi mol Ge dibuat bervariasi antara 0.15 sarnpai 0.25 dengan kenaikan 0.025. Dalam perancangan digunakan model HBT yang memasukkan mekanisme drift, difusi dan emisi termionik. Model tersebut juga digunakan untuk menentukan densitas arus basis, arus kolektor dan penguatan arus untuk lebar basis dan fraksi mol Ge yang bervariasi. Hasil perhitungan menunjukkan bahwa pada HBT yang diteliti komponen arus emisi termionik sekitar 2.8 sampai 4.2 kali lebih besar dibanding dengan anus drift-difusi. Pengurangan lebar basis dari 50 nm menjadi 10 nm pada HBT dengan N E.--1018 cm-3, NB=5.109 cm 3, WE=50 nm, dan x .25 dapat meninakatkan frekuensi transit dari 52 GHz menjadi 178 GHz, sedangkan besarnya penguatan arus untuk WB=1O nm adalah 312 kali.

---

When two different semiconductor materials are used to form a junction, the junction is called a heterojunction. Since the two materials used to form a heterojunction will have different bandgaps, the energy band will have a discontinuity at the junction interface. The type of the junction could be an abrupt or graded junction. In abrupt junction, the semiconductor changes abruptly from one material to the other material. on the other.hand in graded junction, the composition of materials are graded.

In this work, we designed abrupt junction Si/SiGe HBT (Heterojunction Bipolar Transistor) with optimum transit frequency VT) and current gain. To achieve that transit frquency, the divals structure model with NE=1418 cm 3, Na 5.1019cm 3, and WE-50 nm is used. Base width WS was changed between 10 - 50 run with 10 nm increment and the Ge mole fraksi was between 0.15 - 0,25 with 0.025 increment. The model of HBT which include the drift, difussion and thermionic emission is used. The HBT model is also used to calculate the base and collector current density and the current gain for variable base width and Ge mole fraction.

The result show that the thermionic emission current is 2.8 until 4.2 times higher than the drift-difussion current. If base width is decreased from 50 nm to 10 nm of an HBT with NE=1018 cm-3, N8=5.1019 cm-3, WE=50 nm, and x=0.25 , the transit frequency is increased from 52 GHz to 178 GHz. The current gain for WB= 10 nm is 312 times larger."

"Upaya kodoping ZnO dengan dua jenis unsur logam transisi yang berbeda diyakini mampu meningkatkan kualitas sifat room temperature ferromagnetic (RTFM) dari diluted magnetic semiconductor (DMS) ZnO yang didoping menggunakan satu jenis logam transisi saja. Oleh sebab itu pada penelitian ini, dilakukan studi mengenai efek penambahan unsur Mangan (Mn), Kobalt (Co), Nikel (Ni) dan Tembaga (Cu) pada nanopartikel Fe - doped ZnO terhadap perubahan struktur, sifat optik dan sifat magnetiknya.Pembuatan sampel dilakukan dengan metode ko-presipitasi pada temperatur ruangan. Analisis struktur sampel dilakukan menggunakan pengukuran Energy Dispersive X-ray (EDX), X-ray diffraction (XRD), dan Fourier Transform Infrared (FT-IR), sedangkan studi mengenai sifat optiknya dilakukan berdasarkan hasil spektroskopi Uv-vis. Adapun sifat magnetik dari sampel dipelajari melalui pengukuran Electron Spin Resonance (ESR) dan Vibrating Sample Magnetometer (VSM).Pola difraksi XRD menunjukkan bahwa keempat sampel masih memiliki struktur hexagonal wurtzite ZnO dalam batas sensitivitas alat ukur. Hasil pengukuran Uv-vis menunjukkan adanya penurunan nilai celah energi akibat pembentukan mid-gap. Sementara itu, hasil pengukuran ESR menunjukkan adanya pengaruh ion-ion dopan sekunder (Mn, Co, Ni, dan Cu) dalam menentukan sifat magnetik sampel. Dan hasil pengukuran VSM menunjukkan adanya penguatan sifat RTFM yang signifikan.

---

The attempt of codoping ZnO with two different kinds of transition metal elements is believed to be the key to enhance the room temperature ferromagnetism (RTFM) of single transition metal - doped ZnO diluted magnetic semiconductor (DMS). Therefore, within the scope of this research, the effects of adding Manganese (Mn), Cobalt (Co), Nickel (Ni), and Cooper (Cu) regarding to the structural, optical, and magnetic properties change of Fe - doped ZnO nanoparticles have been studied.

The synthesis of the samples was done by co-precipitation method at room temperature. The structural analysis had been performed by Energy Dispersive X- ray (EDX), X-ray Diffraction (XRD), and Fourier Transform Infrared (FT-IR) measurements, meanwhile the optical properties were studied based on the result of Uv-vis spectroscopy. The magnetic properties were studied through Electron Spin Resonance (ESR) and Vibrating Sample Magnetometer (VSM) measurements.

The diffraction pattern of XRD shows that all of the samples still possess hexagonal wurtzite ZnO structure within the sensitivity limit of the spectrometer. The Uv-vis measurement results indicate the decrease in band gap due to the forming of mid-gaps. Meanwhile, ESR measurement results reveal the influence of secondary dopant ions (Mn, Co, Ni, and Cu) that affects the magnetic behavior. Moreover, the VSM measurement result shows a significant enhancement of RTFM."