Hidden Spin Polarization pada Material MoTe2 Bilayer: Kajian Komputasional Berbasis Density Functional Theory (DFT)

SASTRAWAN NURFATWA, Dr. Moh. Adhib Ulil Absor, S.Si., M.Sc., Ph.D.

2021 | Skripsi | S1 FISIKA

Kajian komputasi menggunakan density functional theory (DFT) telah dilakukan dalam mengonfirmasi terjadinya hidden spin polarization pada sistem material MoTe2 bilayer dengan menggunakan spin-orbit coupling (SOC) pada struktur elektroniknya. Penelitian ini menunjukkan pada struktur elektronik terjadi valley band maximum (VBM) di K-point dan conduction band minimum (CBM) di daerah K-Gamma point sehingga bersifat indirect bandgap dan memiliki energi gap (epsilon_g) yaitu 867 meV. Pada saat pemberian medan listrik luar, terjadi spin-splitting pada K-point. Kemudian pembuktian terjadinya peristiwa hidden spin polarization dilakukan dengan tiga jenis kalkulasi spin yaitu spin arrow projection, proyeksi spin di tiap sektor, dan proyeksi spin di tiap atom. Perhitungan dan pengamatan spin texture di fokuskan pada K-point dalam interval energi -1,5 eV sampai 1,5 eV. Selain itu, polarisasi spin untuk keadaan normal pada sektor atas dan sektor bawah memiliki polarisasi spin yang berlawanan yaitu P=-P sehingga jika ditotal sama dengan nol. Hasil penelitian ini menegaskan bahwa pada sistem material MoTe2 bilayer pada keadaan normal terjadi hidden spin polarization sedangkan adanya pemberian medan listrik luar mengakibatkan broken hidden spin polarization sehingga dapat berpotensi dalam pengaplikasian divais spintronic.

A computational study using density functional theory (DFT) has been carried out to confirm the hidden spin polarization in the material of bilayer MoTe2 system using spin-orbit coupling (SOC) in electronic structure. This study show that in the electronic structure there is a valley band maximum (VBM) at the K-point and conduction band minimum (CBM in the K-Gamma point area, so that the indirect bandgap and has an energy gap (epsilon_g) of 867 meV. When presenting an external electric field, spin-splitting occurs at the K-point. Then prove the occurrence of hidden spin polarization events by using three types of spin calculation, namely spin arrow projection, spin projection in each sector, and spin projection in each atom. The calculation and observation of the spin texture is focused on K-point in interval energy of -1.5 eV to 1.5 eV. In addition, the spin polarization for the normal state in the upper and lower sectors have opposite spin polarization P=-P, so total is equal to zero. The results of this study indicate that the MoTe2 bilayer material system in normal condition occur hidden spin polarization while the induction of an external electric field causes broken hidden spin polarization so that it can be possible in the application of spintronic devices.

Kata Kunci : MoTe2 bilayer, density functional theory, hidden spin polarization, medan listrik, spin orbit coupling, spintronic