Kajian Kestabilan Mono- dan Divacancy pada h-BN: First-Principles Calculations

WARDAH AMALIA, Sholihun, M.Sc., P.hD.Sc. ; Dr. Pekik Nurwantoro, M.S.

2019 | Tesis | MAGISTER FISIKA

Telah dilakukan analisis kestabilan mono- dan divacancy beserta pengaruhnya terhadap geometri dan struktur elektronik material h-BN. Metode penelitian yang digunakan adalah metode DFT dengan basis plane-wave dan menggunakan pseudopotensial. Hasil analisis kestabilan yang berdasarkan pada perhitungan energi formasi vacancy menunjukkan bahwa VB dan VBN berturut-turut merupakan konfigurasi mono- dan divacancy yang paling stabil untuk sistem h-BN. Pada monovacancy, geometri optimisasi VB dan VN tidak berubah secara signifikan jika dibandingkan dengan keadaan awalnya, hanya terjadi relaksasi outward (VB) dan relaksasi inward (VN). Untuk kasus divacancy, terjadi perubahan geometri yang cukup signifikan. Konfigurasi VNN membentuk konfigurasi mirip hati dengan 2 pentagon, dan VBN membentuk konfigurasi 5-8-5. Terjadi distorsi out-of-plane pada konfigurasi VNN dan VBB. Lepasnya atom Boron yang membentuk VBB dan atom Boron-Nitrogen yang membentuk VBN membentuk defect-state pada masing-masing struktur pita energi. Dua defect-state yang muncul akibat VB terletak di dekat pita valensi maksimum, membentuk vacancy tipe-P. Sedangkan VBN membentuk dua buah defect-state yang tidak terdegenerasi dan terletak diantara pita valensi maksimum dan pita konduksi minimum. Konfigurasi VB dan VBN secara berturut-turut memiliki simetri D3h dan C2v.

The study of mono- and divacancy stability and its effect to geometry and electronic structure of h-BN have been carried out. The method used in this study is DFT method, using plane wave basis and pseudopotential. The results of stability analysis, based on the calculation of formation energies, show that VB and VBN are the most stable configuration of mono- and divacancies in hBN, respectively. In monovacancy, geometry of VB and VN are not significantly change compared to its initial condition, just have an inward- and outward relaxation. As for divacancy case, the geometries of vacancies are significantly change. VNN form a heart-like configuration, having two pentagons, and VBN form 5-8-5 configuration. There is out-of-plane distortion in VBB and VNN configuration. The missing of Boron atom (VB) and Boron-Nitrogen atom (VBN) form defect-states in its band structure. Two defect states in VB are near the maximum valence band, forming P-type vacancy. As in VBN, it also form two non-degenerate defect states, lie between maximum valence and minimum conduction band. VB and VBN are classified into D3h and C2v symmetry group, respectively.

Kata Kunci : h-BN, Vacancy, Energi Formasi, Struktur Elektronik