Kajian struktur elektronik Quantum Dot simetris dalam nanokristal silikon dengan pendekatan massa efektif k.p dan ikatan kuat (Tight-binding

UMAR, Muhamad Darwis, Dr. Kamsul Abraha

2007 | Tesis | S2 Ilmu Fisika

Telah dilakukan penelitian tentang struktur elektronik quantum dot bersimetri bola dan silinder yang diperoleh dari keadaan nanokristal silikon dalam medium isolator. Penelitian ini dilakukan dalam kerangka kerja metode-metode massa efektif k.p dan tight-binding dengan pendekatan partikel tunggal. Metode massa efektif k.p diterapkan pada kasus pita lebar dengan Hamiltonian Luttinger-Kohn (LK) 6x6 dan pada kasus pita sempit dengan Hamiltonian LK 8x8. Metode tight-binding hanya digunakan pada kasus pita sempit dalam pendekatan-pendekatan tight-binding semiempirik, ortogonal, dua-pusat dan model hibridisasi sp3. Penerapan massa efektif k.p dan tight-binding pada sistem quantum dot bersimetri bola dan silinder dilakukan secara analitik dan numerik menggunakan konsep perkalian tensor dua ruang Hilbert yakni ruang Hilbert yang disusun oleh Basis Kane dan ruang Hilbert yang disusun oleh Orthogonal Periodic Function (OPF). Penerapan metode massa efektif k.p berhasil memperlihatkan ketergantungan energi elektron-hole pada bentuk dan ukuran dalam sistem quantum dot simetris nanokristal silikon. Penerapan metode tight-binding dilakukan sampai pada tahap perumusan Hamiltonian 8x8 dan transformasinya ke dalam basis Kane. Hasil perhitungan menunjukkan bahwa energi sistem quantum dot simetris bola dan silinder menurun dengan meningkatnya ukuran dot. Hasil perhitungan juga menunjukkan bahwa derajat kemerosotan keadaan energi pada quantum dot bersimetri bola lebih tinggi dari derajat kemerosotan energi pada quantum dot bersimetri silinder.

Study is done on the electronic structures of quantum dots with spherical and cylindrical symmetries which are obtained from nanocrystalline in insulating media. This study was done within the framework of the k.p effective mass and tight-binding methods using single particle approximation. The k.p effective mass method was applied on a wide band case using Luttinger-Kohn (LK) 6x6 Hamiltonian and on a narrow band case using LK 8x8 Hamiltonian. The tight-binding method was only used in the narrow band case within semiempirical tight-binding approximation of orthogonal, two-centered and sp3 hibridized model. The application of the k.p effective mass and tight-binding approximations on quantum dots with spherical and cylindrical symmetries was performed analytically and numerically by introducing the concept of two Hilbert space tensorial product or multiplication. This space was constructed by Kane Bases and the Hilbert space constructed by orthogonal periodic function (OPF). The application of the k.p effective mass was successful in showing the dependence of the electron-hole energies on the form size of the symmetrical nanocrystaline silicon quantum dots. The tight-binding application was done up to the formulation of the 8x8 Hamiltonian and its transformation to the Kane bases. The calculation results show that the energy of the quantum dots with spherical and cylindrical symmetries decreases with increasing size of the dots. The calculation results also show that the degeneracy degress of the spherical symmetrical quantum dots are higher than those of the cylindrical symmetries

Kata Kunci : Quantum Dot Simetris,Struktur Elektronik,Nonokristal Silikon