Kajian analitik dan numerik polariton fonon permukaan pada lapisan tipis material giant dielectric CaCu3Ti4O12 (CCTO)

MELATI, Asih, Dr. Kamsul Abraha

2009 | Tesis | S2 Ilmu Fisika

Telah dilakukan kajian analitik dan numerik terhadap kurva dispersi polariton-fonon permukaan pada bahan giant dielectric isotropik 3 4 12 CaCu Ti O (CCTO) dengan arah perambatan gelombang elektromagnetik tegak lurus terhadap sumbu mudah (easy axis). Kajian yang pertama dilakukan adalah menurunkan relasi dispersi. Medan (simbol) (simbol) dan medan (simbol)dipilih sesuai dengan geometri bahan dan dengan menggunakan perumusan rotasi medan (simbol)serta medan (simbol)dari persamaan-persamaan Maxwell dihasilkan persamaan gelombang untuk kedua medan tersebut dalam vakum dan medium. Persaman gelombang ini selanjutnya diberlakukan untuk sistem double interface. Pemberlakuan syarat batas akan menghasilkan relasi dispersi polariton-fonon permukaan tersebut. Analisis numerik digunakan untuk mendapatkan kurva dispersi dengan menggunakan Matlab versi 2009R. Dari hasil penelitian didapatkan bahwa polariton-fonon permukaan hanya merambat dalam ragam TM (Transverse Magnetic), dan bersifat resiprokal dalam arti perubahan arah vektor gelombang tidak menyebabkan perubahan frekwensi atau (simbol)(q) (simbol)(simbol) ((simbol)q) (simbol)(simbol). Dalam kajian ini berhasil ditemukan 8 polariton-fonon permukaan yang berada di daerah sekitar frekuensi 128cm- 1 ,145 cm-1 ,178 cm-1, 210 cm-1, 345 cm-1, 390 cm-1, 450 cm-1 , 520 cm-1 dan 580 cm-1. Padabahan CCTO ini tidak muncul polariton-fonon permukaan yang merambat dalam ragam TE (Transverse Electric), hanya ragam polariton bulk yang merambat dalam ragam ini. Perhitungan reflektivitas ATR menunjukkan bahwa polariton-fonon permukaan dapat terdeteksi keberadaannya pada tebal material adalah sebesar 1(simbol)m. Prisma yang digunakan untuk perhitungan ATR ini adalah prisma silikon memiliki permitivitas 11,56 dan mendapat hasil optimum pada saat sudut datang 300

Analytical and numerical study on the surface polaritons modes of the new giant dielectric material 3 4 12 CaCu Ti O has been done. The direction of wave propagation is perpendicular to the easy axis. The derivation of the dispersion relation is performed by firstly choosing the electric field (symbol)and field (symbol)suitable for geometry of the material. Associated (symbol)fields and (symbol) fields are then found by using Maxwell’s equations which then give the wave equations for both fields in vacuum and in medium. This equation is solved for the suitable geometry in the double interface system. Applications of the boundary conditions further give the dispersion relation. The dispersion curves are found numerically by using Matlab versi 2009R. It has been shown that the surface polaritons only propagate in TM (Transverse Magnetic) modes and they are reciprocal in the sense that the change of wave vector direction does not cause the change of frequency or (symbol) (q) (symbol)(symbol) ((symbol)q)(symbol)(symbol). these modes show eight surface polariton at curves near the frequency regions of 128cm-1 ,145 cm-1 ,178 cm-1, 210 cm-1, 345 cm- 1, 390 cm-1, 450 cm-1 , 520 cm-1 dan 580 cm-1 . There are no surface polaritons that propagate in TE (Transverse Electric) polarisation, but only bulk polaritons propagate in this polaritation. The computation of ATR (Attenuated Total Reflection) shows that the surface polaritons modes can be detected optimally when the material thickness is around 1(symbol)m. Prisms used in this ATR experiment are made from silicon, with permittivity of 11.56 and optimal dip is seen at incidence angle of 300.

Kata Kunci : Polariton fonon,Kajian analitik dan numerik,Giant dielectric