Perpustakaan Digital ITB

Selama beberapa dekade terakhir, material yang memiliki fermion berat (strongly correlated materials) telah menarik banyak perhatian peneliti karena sifat fisisnya yang menarik dan unik yang tidak ditemukan pada logam dan semikonduktor konvensional. Salah satu sistem yang menarik adalah logam transisi oksida (TMO), di mana elektron dalam orbital d yang tidak terisi pada ion logam transisi berperan penting pada sifat fisis material tersebut. Selain itu, hibridisasi yang kuat antara orbitalorbital ini menghasilkan pita-pita d yang relatif lebar, yang mana sangat menguntungkan untuk konduksi logam. Dengan menggunakan metode perhitungan first-principle, sifat struktural, elektronik dan magnetik dari sel satuan SrRuO3 kubik dalam grup ruang Pm3m telah dikalkulasi. Sifat ini dimodifikasi oleh penambahan doping kalsium, membentuk Sr1-xCaxRuO3 dengan x = 0,25; 0,5; dan 1 ke sistem SrRuO3 (2 x 2 x 1). Selain itu, oksigen vakansi dan ruthenium vakansi diterapkan dalam sistem, membentuk masing-masing SrRuO3-x dan SrRu1-xO3 dengan x = 0.25 dan 0. Tujuan utama dari penelitian ini adalah untuk memodelkan sifat-sifat sistem dengan mencari nilai momen magnetik, total density of state (DOS), dan projected DOS (DOS). Metode yang digunakan pada penelitian kali ini dikoreksi menggunakan generalized gradient approximation (GGA) dan koreksi Hubbard U serta energi exchange J, yang divalidasi dengan menghitung sifat SrRuO3 murni. Sifat struktur dari sistem SrRuO3 murni telah dioptimasi secara penuh menggunakan perhitungan ‘vc-relax’ dengan parameter kisi awal a = 3.9557 Å yang diperolah dari hasil eksperimen sebelumnya. Optimasi ini menggunakan threshold force sebesar 1 mRy/Bohr (~0.03 eV/Å). Dengan menggunakan ultrasoft pseudopotential, diketahui bahwa nilai U = 3.5 and J = 0.6 eV (Ueff = 2.9 eV) merupakan pilihan yang tepat untuk grup ruang Pm3m. Kemudian, kami menambahkan variasi regangan x-axis ke dalam sistem dengan rentang ?xx ????0.2 to ?2.0% dan mengoptimasi posisi atom menggunakan perhitungan ‘relax’ dengan metode GGA + U. Kami menemukan bahwa nilai parameter kisi a meningkat dengan bertambahnya nilai regangan untuk in-plane dan out-of-plane kisi. Hal ini berlaku pula untuk momen magnetik total ? pada sistem. Dengan tambahan ca-doping yang membentuk sistem Sr1-xCaxRuO3 (n x = 0,25; 0,5; dan 1), kami menemukan bahwa atom kalsium mengubah struktur kristal sistem yang disebabkan oleh jari-jari atom kalsium lebih kecil dibandingkan dengan atom strontium. Namun, penambahan doping ternyata hanya meningkatkan momen magnetik dengan jumlah yang sedikit. Perbedaannya hanya sekitar 0,025 ?B antara momen magnetik SrRuO3 murni dan doping kalsium. Kami juga menemukan dalam grafik PDOS bahwa ada distorsi Jahn-Teller yang lemah untuk kedua sistem. Selain itu, pengaruh vakansi oksigen lebih jelas dalam sifat magnetik sistem. Momen magnetik total sistem berkurang secara bertahap akibat adanya vakansi oksigen. Untuk SrRuO3, momen magnetik adalah 2.3750 ?B dan menjadi lebih rendah masing-masing sebesar 2.2750 ?B dan 2.2000 ?B untuk SrRuO2.75 and SrRuO2.5. Distorsi Jahn-Teller ditemukan lebih jelas dalam sistem ini. Terlebih lagi, dalam degenerasi t2g, ada pemisahan dalam tingkat dxy dan dzx/ dzy di mana dxy memiliki energi yang sedikit lebih tinggi daripada dzx dan dzy. Selain itu, meskipun keadaan Ru 4d berkurang, vakansi ruthenium meningkatkan momen magnetik total sistem. Hal ini sesuai dengan keadaan O 2p di dekat tingkat energi Fermi dan pita kovalensi menjadi jelas. Sistem SrRu1-xO3 ini juga mengalami distorsi Jahn-Teller yang kuat seperti yang terlihat pada grafik PDOS. Kami juga menemukan fakta bahwa orbital Ru 4d, yang terhibridisasi dengan orbital O 2p, merupakan kontribusi utama pada sifat feromagnet untuk semua sistem. Pada penilitian ini, sifat feromagnet, distorsi Jahn-Teller, dan parameter kisi yang sesuai. Penelitian ini memungkinkan kita untuk memprediksi pengaruh regangan pada sifat struktur, listrik dan magnetik dari sistem SrRuO3. Hasil ini sangat penting untuk aplikasi perangkat fungsional baru.