Efek Vibrasi Fonon Terhadap Konsentrasi Vacancy Pada Intan: Kajian Komputasi Menggunakan Density Functional Theory

ZOHAN SYAH FATOMI, Sholihun, S.Si, M.Si, Ph.D.Sc;Dr.Sc. Ari Dwi Nugraheni, S.Si., M.Si.

2021 | Tesis | MAGISTER FISIKA

Telah berhasil dilakukan kajian komputasi terhadap konsentrasi vacancy pada sistem vacancy intan. Investigasi dilakukan dengan menggunakan pendekatan Density Functional Theory (DFT) dengan kerangka perhitungan generalized gradient approximation (GGA). Sistem vacancy disimulasikan dengan pemodelan super sel 64 dan 216 atom dengan absensi sebuah atom. Efek vibrasi disimulasikan dengan menggunakan pendekatan osilator harmonik. Spektrum phonon-density of states P-DOS dibangkitkan dengan menggunakan pendekatan fungsi Gaussian. Hasil kalkulasi menunjukan bahwa energi formasi sistem vacancy intan adalah berkisar pada 6,75 eV. Sedangkan perolehan konsentrasi vacancy intan di titik lebur (4100 K) berkisar pada C_0 = 2,12 x 10^15 cm^-3. Namun ketika efek vibrasi dilibatkan terjadi peningkatan 10^6 x yaitu sekitar C_0^s = 5,03 x 10^21 cm-3. Peningkatan yang signifikan tersebut diduga akibat perilaku softening pada sistem vacancy intan.

The computational studies of vacancy concentration in diamond are successfully carried out. The investigation is performed using the Density Functional Theory (DFT) and calculated in the generalized gradient approximation (GGA). The vacancy system is constructed using a supercell model consisting of 64- and 216- atoms with the absence of an atom. The vibrational effect is simulated using the harmonic oscillator approach. The phonon-density of states are generated through the Gaussian functional approach. The result estimated by the vacancy energy formation is to be 6,75 eV. The calculation of vacancy concentration at the melting point (4100 K) estimated that there is significantly increasing (10^6 x) due to vibrational effect from C_0 = 2,12 10^15 cm^-3 to C_0^s = 5,03 x 10^21 cm^-3. It is expected that the significant increase is due to the softening in the vacancy system.

Kata Kunci : Intan, Energi Formasi, Phonon-DOS, Konsentrasi Vacancy