Studi Energi Impuritas Level GaN Dengan Pendopingan Rare-Earth Berbasis Density Functional Theory

1.Abstract

Secara eksperiment, pendopingan RE dalam GaN telah menghasilkan cahaya primer (merah, hijau dan biru) dengan kecerahan yang tinggi. Ho�mmerich dkk. (2003), berhasil menumbuhkan GaN:Tm dan GaN:Er pada lapisan tipis bersuhu tinggi dengan cahaya biru dan hijau, sedangkan cahaya merah berasal dari GaN dengan doping Eu. Cahaya jingga dan toska juga dihasilkan dengan kombinasi GaN:Er,Eu dan GaN:Tm,Er.an emisi cahaya putih. Struktur kristal Wurzite GaN lebih stabil dari pada Zinc blende pada suhu ruang. Penambahan besar konsentrasi pendopingan RE pada GaN akan mengakibatkan perbedaan sifat elektronik dan magnetisasinya. Studi elektronik dan magnetisasi GaN dengan pendoping RE dapat menjadi kandidat peralatan LED disuhu ruang. Selain itu, RE memiliki subkulit elektron 4f yang sangat menarik untuk dikaji. Subkulit 4f memiliki energi tertentu yang posisinya berpengaruh terhadap pita konduksi dan pita valensi host material. Perhitungan dan perilaku elektronik dan magnetisasi GaN doping RE dapat diketahui dengan pendekatan simulasi berbasis Density Functional Theory (DFT).

2.Keywords
energi impuritas level, GaN, rare-earth, sifat elektronik
3.Objective

Tujuan penelitian ini adalah untuk mengetahui sifat fisik dan sifat elektronik pada GaN:RE pada struktur optimal. Untuk mengetahui keadaan energi impuritas 4f RE pada GaN dengan variasi penambahan doping. Untuk mengetahui proses luminasi RE dalam GaN.

4.Methodology

Penelitian GaNRE ini dilakukan dengan pendekatan simulasi. Studi posisi energi impuritas pada GaN:RE dilakukan untuk berbagai macam variasi parameter keadaan. Parameter yang dikaji adalah keadaan bulk, efek pendopingan, suhu, dll. Karakterisasi elektronik dapat dihitung dengan metode komputasi berbasis Density Functional Theory (DFT). Penelitian ini menggunakan
paket perangkat lunak PHASE0[4] dengan perhitungan struktur elektronik dan magnetisasi dari GAN didoping RE. Plane wave pseudopotential, Generalized Gradient Approximation (GGA) dan Local Density Approximation (LDA) digunakan sebagai perhitungan. Bentuk struktur kristal Wurzite dan Zinc blend akan diterapkan untuk mencari struktur optimal pada GaN dengan variasi pendopingan. Struktur tersebut dirancang untuk mengetahui energi minimal. Kemudian dilakukan simulasi dengan berbagai macam parameter keadaan seperti suhu, jumlah dan posisi pendoping. Pengaruh parameter tersebut akan menentukan sifat magnet dan elektrik GaN:RE. Komputer kinerja tinggi (HPC) diperlukan untuk melakukan perhitungan kuantum pada skala atomik GaN doping RE.

5.Team

M. Yusuf Hakim Widianto and Acep Purqon Ph.D

6.Computation plan (required processor core hours, data storage, software, etc)

Processor core = 32 node (256 processor)
data storage = 1 TB
software = PHASE0

7.Source of funding
Riset pembimbing
8.Target/outputs
nternational publication
9.Date of usage
01/01/2017 - 30/06/2017
10.Gpu usage
-
11.Supporting files
prop_1479291215.pdf
12.Created at
16/11/2016
13.Approval status
approved