Optimasi Geometri Sistem Intan dengan Doping Nitrogen : Komputasi Berbasis DFT (Density Functional Theory)

HANA PRATIWI KADARISMAN, Drs. Pekik Nurwantoro, M.S., Ph.D ; Dr. Sholihun M.Sc., Ph.D.Sc

2017 | Skripsi | S1 FISIKA

Telah dilakukan penelitian terkait optimasi geometri sistem intan dengan do-ping nitrogen menggunakan metode DFT (Density Functional Theory). Penelitian ini menggunakan supercell (super sel) 64 atom karbon (C) yang dikonstruksi dari sel satuan 8 atom C. Perlakuan untuk mendapatkan sistem defective crystal dilakuk-an dengan substitusi 1 atom karbon (C) dengan 1 atom nitrogen (N) di daerah pusat super sel, sehingga diperoleh sistem defective crystal C63N1. Setiap atom di dalam super sel akan dilakukan optimasi dengan mengijinkan atom - atom tersebut untuk relaksasi sedemikian rupa sehingga gaya - gaya yang bekerja pada atom lebih kecil dari 5x10 3 eV/Ã…. Variasi perijinan relaksasi atom - atom dilakukan dengan 3 variasi yakni yang pertama relaksasi untuk seluruh atom dalam sistem intan, kedua relaksa-si atom nitrogen dan 4 karbon tetangga pertamanya, dan yang ketiga adalah relaksasi atom nitrogen dengan atom - atom karbon tetangga pertama hingga keduanya. Kemu-dian akan dilakukan perhitungan energi formasi untuk masing - masing variasi guna mengetahui kestabilan defect tersebut di dalam sistem. Didapatkan hasil optimasi sistem defective crystal C63N1 konvergen pada kalkulasi dengan k-point 4. Variasi kedua, yakni pada perijinan relaksasi atom nitrogen hingga tetangga kedua konver-gen terhadap hasil kalkulasi perijinan seluruh atom pada sistem sehingga kalkulasi dengan variasi kedua dapat dikatakan bisa mewakili keseluruhan sistem.

The geometry optimization of nitrogen-doped diamond is observed with Density Functional Theory based calculation. It used diamond as a supercell consisting of 64 carbon (C) atoms constructed from a unit cell consisting of 8 carbon atoms. A substitution of a carbon atom with a nitrogen atom have done to get the defective crystal structure of diamond C63N1. Every atom in the system will be optimized by allowing each atoms to relax until all of forces worked on it is less then 5x10ô€€€3 eV/Ã…. Thereare 3 variatons of relaxation, firstly is permission for all atoms in system, second is permission for nitrogen atom and first near neighbors (4 atoms C), and the third is permission for nitrogen atom, 4 atoms carbon as the first nearest neighbors and the 12 atoms carbon as second near neighbors. Formation energy for each variation is calculated to get the stability of this defective system. We get result that the optimization of defective crystal system in diamond C63N1 is convergen when we used k-point 4 for computational process. We also get the variation relaxation of nitrogen until second near neighbor is convergen to the variation permission of all atoms, so we proposed that the variation permission until second near neighbors atom from nitrogen could represent all of atoms in the defective crystal C63N1 system.

Kata Kunci : super sel, n-doped diamond, energi formasi, density functional theory