KAJIAN KOMPUTASIONAL STRUKTUR ELEKTRONIK GERMANIUM MONOCHALCOGENIDE GeX (X: S, Se, Te) MONOLAYER DENGAN METODE DENSITY FUNCTIONAL THEORY

YUSUF FAISHAL, Dr. Moh. Adhib Ulil Absor, M.Sc

2021 | Tesis | MAGISTER FISIKA

Telah dilakukan kajian komputasi berbasis density functional theory (DFT) untuk mengamati struktur elektronik material Germanium Monochalcogenide (GeX) monolayer pada zona Brillouin pertama akibat pemberian efek strain. Penelitian ini menunjukkan adanya fenomena spin-splitting di sekitar titik Y dan telah dianalisis menggunakan teori gangguan vektor k dot vektor p dan grup simetri sehingga diperoleh parameter kekuatan interaksi spin-orbit (SOI) untuk sistem GeX monolayer. Berdasarkan hasil perhitungan spin textures di sekitar titik Y pada pita valensi diperoleh arah orientasi polarisasi spin yang seragam kearah out-of-plane. Selain itu, efek strain dapat menyebabkan perubahan nilai distorsi ferroelectric pada arah in-plane yang merubah besarnya polarisasi listrik internal, sehingga menghasilkan perubahan nilai parameter SOI. Hasil penelitian ini menegaskan bahwa kontrol parameter SOI dapat dilakukan dengan strain tanpa mengubah arah polarisasi spin yang out-of-plane menjadikan system GeX monolayer sebagai kandidat material persistent spin helix (PSH) yang menjanjikan untuk piranti spintronik.

A computational research based on density functional theory (DFT) has been carried out to observe the electronic structure of the Germanium Monochalcogenide (GeX) monolayer material in the first brillouin zone under strain effect. This research shows the emerged spin-splitting phenomenon around the Y point, which has been analyzed using the vector k dot vector p perturbation theory and symmetry group to obtain the spin-orbit interaction (SOI) parameter for the GeX monolayer system. Based on the calculation of spin textures on the valence band around Y point, a uniform spin polarization orientation has been accomplished in the out-of-plane direction. In addition, the strain effect shifts the value of in-plane ferroelectric distortion, which changes the magnitude of internal electric polarization; thus, it affects the magnitude of the SOI parameter. In conclusion, the results of this research confirm that control of the SOI parameter can be carried out by giving strain without changing the direction of out-of-plane spin polarization; therefore it leads the GeX monolayersystem to be a promising candidate of a persistent spin helix (PSH) material for spintronic devices.

Kata Kunci : DFT, PSH, GeX, spin-splitting, spin textures, strain