Kajian Komputasional Struktur Elektronik dan Optik pada Sistem TiO2 (001) Surface dengan Pendekatan Density Functional Theory (DFT)

David Bandhaso, Moh.Adhib Ulil Absor,S.Si., M.Sc.,Ph.D.;Prof.Solihun,S.Si.,M.Sc.,Ph.D.Sc.

2025 | Tesis | S2 Ilmu Fisika

Penelitian ini mengkaji pengaruh ketebalan permukaan terhadap sifat struktural, elektronik, dan optik Titanium dioksida fase rutil berorientasi (001) menggunakan model slab dengan ketebalan 5,7, dan 9 lapisan atom. Hasil optimasi geometri menunjukkan terjadinya relaksasi struktur pada permukan yang ditandai oleh pemendekan panjang ikatan Ti-O dibandingkan struktur bulk, dengan geometri permukaan yang relatif stabil terhadap variasi ketebalan slab. Peningkatan ketebalan slab menyebabkan penurunan celah pita indirect yang semakin mendekati nilai bulk serta perubahan profil potensial satu dimensi berupa sumur potensial yang semakin lebar dan dalam, mencerminkan melemahnya efek konfinemen kuantum. Selain itu, sifat optik mengalami penguatan seiring bertambahnya ketebalan lapisan, yang ditunjukkan oleh peningkatan konduktivitas optik dan fungsi dielektrik, dengan puncak respon optik berada pada rentang energi mendekati daerah ultraviolet.

This study investigates the effect of surface thickness on structural, electronic, and optical properties of rutile-phase Titanium dioxide oriented along the (001) direction using slab models with thicknesses of 5,7, and 9 atomic layers. The geometry optimization results indicate surface structural relaxation characterized by a shortening of Ti-O bond lengths compared to the bulk structure, with the surface geometry remaining relatively stable against variations in slab thickness. Increasing slab thickness leads to a reduction in the indirect band gap toward the bulk value, as well as modifications in the one-dimensional potential profile in the form of deeper and wider potential wells, reflecting a weakening of quantum confinement effects. In addition, the optical properties are enhanced with increasing slab thickness, as evidenced by increased optical conductivity and dielectric function responses, with the optical responses peaks located in the energy range close to the ultraviolet region.

Kata Kunci : Dielektrik,Optik,Slab,Titanium dioksida