MONOVACANCY DAN DIVACANCIES PADA GERMANENE: KOMPUTASI BERBASIS DFT

DIAN PUTRI HASTUTI, Drs. Pekik Nurwantoro, M.S., Ph.D., Sholihun, S.Si., M.Sc., Ph.D.Sc.

2019 | Tesis | MAGISTER FISIKA

Telah dilakukan studi terkait kestabilan sistem monovacancy dan divacancies pada germanene dengan menggunakan komputasi berbasis Density Functional Theory (DFT). Penelitian dilakukan dengan mengkontruksi super sel germanene yang merupakan material dua dimensi dari germanium yang berisi 72 atom. Analisis dilakukan pada konfigurasi hasil kalkulasi dari super sel yang diberi defect berupa vacancy untuk mengetahui perubahan geometri yang terjadi dan mengetahui kestabilan sistem. Pada sistem monovacancy dihasilkan dua konfigurasi MV1 dan MV2 dengan geometri berbeda setelah dikalkulasi. Dengan mempertimbangkan nilai energi formasi dari kedua sistem, MV1 menjadi konfigurasi yang lebih stabil dibandingkan dengan MV2 dengan selisih energi formasi sebesar 0.21 eV. Pada MV1 ditemukan satu struktur fourfold dan dua pentagon, sedangkan pada MV2 ditemukan satu pentagon dan satu dangling bond. Untuk sistem divacancies, didapatkan tiga konfigurasi dengan geometri berbeda DV1, DV2, dan DV3. Dari nilai energi formasi dalam sistem divacancies, DV1 menjadi konfigurasi yang paling stabil karena nilai energinya yang paling rendah dari DV2 dan DV3. Pada konfigurasi ini ditemukan dua pentagon dan satu oktagon. DV2 menjadi konfigurasi meta-stabil karena nilai energi formasinya yang lebih rendah dibandingkan DV3. Pada konfigurasi DV2 ini ditemukan dua pentagon dan dua sruktur fourfold. Sedangkan untuk DV3 menjadi konfigurasi yang paling tidak stabil karena memiliki energi formasi yang paling tinggi. Pada DV3 ini ditemukan dua dangling bond dan satu tetragon. Hasil-hasil ini sesuai dengan teori Dangling Bond Counting Model.

By using density functional theory (DFT), we investigated the stability of mono- and divacancies in germanene. We modelled the vacancies system in supercell consisted 72 atoms of germanene which is 2D material of Germanium. We analized the relaxed configurations to investigate the new geometry and stability of the vacancies system. In monovacancy, we found two relaxed configurations (MV1 and MV2). MV1 becomes the most stable configuration due its lower formation energy compared to MV2 with 0.21 eV difference. In the configuration of MV1 there are two pentagons, meanwhile in MV2, there are one pentagon and one dangling bond. For divacancies, DV1 becomes the most stable configuration based on its lowest formation energy compared to DV2 and DV3 and DV12 becomes the meta-stable configuration due its lower formation energy compared to DV3. There are an octagon and two pentagons in DV1 configuration. In DV2, there are two pentagons, one tetragon, and two fourfold. And there are one tetragon and two dangling bonds in the the most unstable configuration, DV3. These results are in an agreement with Dangling Bond Counting Model (DBCM) theory.

Kata Kunci : germanene, DFT, vacancy