Pengaruh Struktur Kristal pada Struktur Elektronik dan Spin pada Material Perovskites CH3NH3SnI3: Kajian Komputasional Berbasis Density Functional Theory

SYIFA FAUZIA H P, Dr. Moh. Adhib Ulil Absor, M.Sc.

2020 | Skripsi | S1 FISIKA

Telah dilakukan perhitungan struktur elektonik dan spin pada material perovskites CH3NH3SnI3 menggunakan pendekatan density functional theory (DFT). Perhitungan dilakukan menggunakan tiga struktur kristal yang berbeda, yaitu kubik, tetragonal, dan orthorhombik. Hasil perhitungan menunjukkan bahwa struktur elektronik memiliki celah pita direct sebesar 0,6 eV pada titik R dan 1,35 eV pada titik G untuk fase kubik dan orthorhombik yang menunjukkan sifat semikonduktor. Sedangkan pada fase tetragonal kristal memiliki sifat konduktor. Pelibatan efek SOC menyebabkan penurunan lebar celah pita dan pemecahan spin. Analisa spin tekstur menggunakan teori perturbasi k.p untuk mengkonstruksi Hamiltonian Rashba dengan meninjau simetri C4v pada fase kubik dan tetragonal dan C2v pada fase orthorhombik menunjukkan polarisasi spin pada kristal berupa pemecahan spin tipe Rashba pada semua fase. Hal ini dibuktikan dengan perhitungan spin tekstur yang menunjukkan komponen spin in plane. Dengan adanya kation CH3NH3+ yang menginduksi polarisasi pada sistem kristal menyebabkan kemungkinan pengontrolan pemecahan spin dengan menggunakan medan listrik eksternal. Hal ini menjadikan CH3NH3SnI3 kandidat material untuk pengembangan piranti spintronik.

The calculation of electronic band structure and spin of CH3NH3SnI3 has been conducted by density functional theory (DFT). The calculation is performed to three different crystal structure, which is cubic, tetragonal, dan orthorhombic. Electronic band structure calculation shows a direct band gap with 0,6 eV in R point and 1,35 eV in G point for cubic and orthorhombic phase depicting a semiconductor. Meanwhile tetragonal phase has a matallic characteristic. Involving the SOC induce a band gap reduction and a spin-splitting. Spin texture analysis using k.p perturbation theory to construct Rashba Hamiltonian concerning C4v symmetry for cubic and tetragonal phase and C2v for orthorhombic phase represents Rashba type spin polarization. This is confirmed by the calculation of spin texture showing in plane spin polarization. The presence of CH3NH3+ inducing polarization in the crystal system is leading to fully control the spin-splitting by external electric field. The study makes it possible for CH3NH3SnI3 as a spintronic device.

Kata Kunci : struktur elektronik, spin struktur, spin orbit coupling, density functional theory, simetri grup, teori perturbasi k�p, spintronik