Kajian teoritis ragam polariton fonon pada permukaan bahan dielektrik BaMg1/3Nb2/3O3

HASIBUAN, Muhammad Syarif, Dr. Kamsul Abraha

2006 | Tesis | S2 Fisika

Telah dilakukan penelitian untuk menurunkan relasi dispersi ragam polariton fonon permukaan dalam bahan dielektrik kompleks BaMg1/3Nb2/3O3 (BMN) bergeometri semi-takhingga yang memiliki fungsi dielektrik bergantung pada frekuensi ε (ω) dengan arah perambatan tegak lurus sumbu mudah. Kajian teoritis terlebih dahulu dilakukan dengan menurunkan perumusan relasi dispersi. Relasi dispersi diperoleh melalui persamaan-persamaan Maxwell dan penerapan syarat-syarat batas untuk komponen-komponen medan listrik dan medan magnetnya, dan selanjutnya analisis numerik digunakan bersama-sama dengan parameter-parameter yang sesuai untuk bahan BMN untuk mendapatkan kurva dispersinya. Ditunjukkan bahwa polariton permukaan bahan BMN hanya merambat dalam ragam TM (Transverse Magnetic) dan bersifat resiprokal (dapat berbalik), yaitu dengan perubahan arah vektor gelombang tidak menyebabkan perubahan frekuensi atau q ( q) r r ω( ) =ω − . Sebaliknya dalam ragam TE (Transverse Electric) tidak diperoleh polariton permukaan tetapi hanya polariton bulk yang merambat dalam ragam ini. Perhitungan reflektivitas ATR (Attenuated Total Reflection) yang menggunakan prisma silikon ( = 11,56 p ε ) menunjukkan hasil bahwa polariton permukaan bahan BMN secara optimal dapat terdeteksi keberadaannya pada saat jarak antar prisma dan sampel mencapai nilai optimum sebesar 1 μm dan hasil yang diperoleh bersesuaian dengan relasi dispersi dalam geometri yang sesuai.

The purpose of this research is to derive the dispersion relations for surface phonon polaritons in the semi-infinite dielectric material BaMg1/3Nb2/3O3 (BMN) with dielectric function ε (ω) depending on the wave frequency. The direction of wave propagation is perpendicular to the easy axis. Theoretical studies include the derivation for the dispersion relation which is obtained through Maxwell equations and the boundary conditions that are applied on the components of electric and magnetic fields. The dispersion curves are then obtained numerically using suitable parameters for BMN. It has been shown that the surface polaritons only propagate in TM (Transverse Magnetic) mode and are reciprocal in the sense that the change of wave vector direction does not cause the change of frequency q ( q) r r ω( ) =ω − . There is no surface polariton propagating in the TE (Transverse Electric) mode, but only bulk polaritons can propagate in this mode. The computation of ATR (Attenuated Total Reflection) using silicon prism ( = 11.56 p ε ) shows that the surface polaritons can be detected optimally when the gap distance between the prism and the sample reaches an optimum value of 1 μm. The surface modes are also verified in its spectra, which are in agreement with the related dispersion relations.

Kata Kunci : Polariton,Dielektrik BMN