EFEK MEDAN LISTRIK TERHADAP POLARISASI SPIN PADA MATERIAL Bi2O2Se: KAJIAN KOMPUTASIONAL BERBASIS DENSITY FUNCTIONAL THEORY

LALU DALILUL FALIHIN, Dr. Moh. Adhib Ulil Absor, M.Sc;Prof. Dr. Harsojo, S.U., M.Sc

2021 | Tesis | MAGISTER FISIKA

Perhitungan dan analisis struktur elektronik pada material bismuth oxyselenide Bi2O2Se dengan struktur centrosymmetric berbasis density functional theory (DFT) telah dilakukan. Penelitian ini fokus pada pengaruh pemberian efek medan listrik terhadap polarisasi spin pada material. Hasil perhitungan mengkonfirmasi bahwa efek medan listrik pada arah-z dapat menginduksi polarisasi spin pada material bulk Bi2O2Se ditandai dengan muncul spin splitting di titik Gamma pada conduction band minimum (CBM). Spin splitting pada material bertambah secara linear seiring dengan meningkatnya pemberian medan listrik. Analisis dilakukan terhadap spin-splitting menggunakan teori gangguan k.p dan grup simetri. Proyeksi orbital menunjukkan titik Gamma didominasi oleh atom Bi-pz yang memiliki kontribusi besar pada kekuatan spin orbit coupling (SOC) pada kristal Bi2O2Se. Pemberian medan listrik mentransformasi grup titik kristal bulk Bi2O2Se dari D4h (centrosymmetric) menuju C4v (non-centrosymmetric). Selain itu, hasil perhitungan tekstur spin mengkonfirmasi bahwa pemberian medan listrik menginduksi net polarisasi spin kristal bulk Bi2O2Se sehingga potensial untuk diaplikasikan pada perangkatspintronik.

Electronic structure calculation and analysis on bismuth oxyselenide Bi2O2Se material with centrosymmetric structure based on density functional theory (DFT) have been carried out. This research was focus on the influence of electric field on spin polarization in material. The calculation results confirms that electric field effect in z-axis direction induced spin polarization on bulk Bi2O2Se materials identified by spin splitting appearance in conduction band minimum (CBM) Gamma point. Spin splitting on material increases linearly which has consistents with the electric field effect value. Spin splitting analysis was carried out using k.p pertubration theory and symmetry group. Orbital projections found that Bi-pz dominantly characterized Gamma point which has high spin orbit strength contribution on bulk Bi2O2Se crystal. The influence of the electric field has transformed bulk Bi2O2Se point group from D4h (centrosymmetric) to C4v (non-centrosymmetric). Moreover, further spin texture investigation confirms that external electric field induced bulk Bi2O2Se spin polarization so that feasable to the application of spintonics devices.

Kata Kunci : Bi2O2Se, polarisasi spin, medan listrik, centrosymmetric, spintronik