Perpustakaan Digital ITB

Gallium Nitride (GaN) merupakan semikonduktor yang memiliki celah pita energi yang lebar dan langsung. Penelitian GaN didoping Rare Earth (RE) sangat menarik terkait dengan pemanfaatannya dalam pengembangan perangkat optoelectronics.Dilakukan perhitungan struktur elektronik GaN didoping dengan RE berdasarkan teori DFT. Model yang digunakan adalah supersel struktur wurtzite GaN menggunakan paket program PHASE/0. Aproksimasi Exchange Correlation (Exc) yang digunakan adalah (Generalized Gradient Approximation) GGA. Padapenelitian ini diamati kestabilan struktur GaN didoping RE dan disesuaikan dengan data eksperimen EXAFS. Kestabilan struktur wurtzite GaN dapat dilihat dari selisih parameter kisi yang sekitar 2% dibandingkan perhitungan lain maupun hasil eksperimen. Terlihat bahwa struktur stabil wurtzite GaN memiliki celah energi, Eg, langsung (direct bandgap) yang terdapat pada titik Γ kisi heksagonal zona Brillouin. Lebar Eg pada struktur tersebut terhitung 2.6 eV. Ketika dilakukan substitusi dengan mengganti satu atom Ga dengan satu atom RE, mengakibatkan perubahan panjang ikatannya menjadi 11% lebih panjang. Konfigurasi yang digunakan pada struktur tersebut adalah Ga(1-x)NMx, dimana M adalah RE dan x adalah persentase RE. Terdapat energi impuritas, EI, yang letaknya relatif terhadap pita konduksi, Cb, dan pita valensi, Vb. Lebar EI beragam yang dipengaruhi oleh jumlah elektron pada subkulit 4f. Lebar EI akan mempengaruhi seberapa besar celah pita energi pada struktur RE dalam wurtzite GaN. Semakin besar nomor atom, maka posisi Cb dan Vb akan naik berubah dari kedudukan struktur murni wurtzite GaN. Pemberian dopan RE (Eu, Er, Tm) dalam GaN telah menghasilkan bermacam warna primer dan panjang gelombang. Kombinasi dua RE (ErTm) menghasilkan kombinasi warna primer dengan kisaran panjang gelombang antara Er dan Tm.GaN didoping RE berpotensi menghasilkan berbagai macam warna LED dengan konsumsi energi yang lebih rendah dan hemat biaya.