Perpustakaan Digital ITB

Efek korelasi elektron yang kuat pada material berbasis unsur logam transisi menyebabkan elektron-elektron dapat terikat kuat (localized) maupun bergerak bebas (itinerant). Kedua keadaan elektron tersebut dapat menghasilkan sifat antiferromagnetik pada sistem isolator maupun metalik. Lebih lanjut, dinamika muatan pada material antiferromagnetik dapat memiliki perilaku yang berbedabeda, yang dapat melibatkan elektron/hole, ion, atau kerapatan elektron, bergantung pada struktur elektroniknya. Perbedaan dinamika tersebut menghasilkan beragam sifat fisis unik yang merupakan building blocks bagi teknologi modern. Oleh karenanya, deskripsi akurat mengenai dinamika muatan serta mekanisme yang mengontrolnya merupakan informasi penting untuk menentukan potensi aplikasi suatu material. Deskripsi dinamika muatan suatu material dapat diperoleh dengan menganalisis spektra konstanta dielektrik ????? dan konduktivitas listrik ?????. Untuk memahami pengaruh struktur elektronik terhadap dinamika muatan, penelitian ini mengkaji spektra ????? dan ????? tiga material antiferromagnetik dengan sifat elektronik berbeda, yaitu isolator ?-NaFeO2, semikonduktor La1,67Sr0,33NiO4, dan semimetal Mn3Sn. Material-material tersebut sangat relevan untuk berbagai aplikasi praktis, namun deskripsi mengenai dinamika muatannya belum dapat diungkapkan secara akurat. Dinamika muatan pada ?-NaFeO2 dikaji berdasarkan analisis data struktur kristal, sifat magnetik, dan sifat dielektrik untuk mengidentifikasi sifat ferroelektriknya. Pengukuran difraksi neutron menunjukkan adanya struktur momen magnetik canting di temperatur ruang. Pengukuran magnetisasi menunjukkan adanya perubahan struktur momen magnetik di T < 120 K yang terkait dengan struktur lokal kristal. Pengukuran polarisasi listrik dan dielektrik menunjukkan adanya dipol listrik permanen dengan arah yang tetap. Namun, dipol listrik ini tidak terkait dengan struktur momen magnetiknya. Selain itu, tidak diamati sifat ferroelektrik yang jelas. Sebaliknya, dinamika muatan pada material ini didominasi oleh konduksi H+ dan OHdi batas bulir polikristal (grain boundary) yang diaktivasi oleh humiditas. Mekanisme ini menyebabkan adanya peningkatan nilai ?????dan ????? tingkat humiditas lebih tinggi. Hasil ini dapat menjelaskan pengamatan sifat ferroelektrik yang dilaporkan sebelumnya pada polikristal ?-NaFeO2. Oleh karena itu, penelitian ini menekankan pentingnya kontrol variabel lingkungan terhadap sifat fisis material sejenis. Sifat dielektrik pada La1,67Sr0,33NiO4 dikaji untuk mengidentifikasi dinamika muatan pada fase charge-density wave (CDW) dan spin-density wave (SDW). Hasil pengukuran menunjukkan bahwa konstanta dielektrik di temperatur ruang termasuk di T ~ TCDW didominasi oleh respon elektrode kontak, sedangkan respon intrinsik material diamati pada temperatur rendah T < TSDW setelah relaksasi Maxwell-Wagner. Konstanta dielektrik ????? dan konduktivitas listrik ????? intrinsik dapat dideskripsikan dengan constant phase element. Hasil analisis sifat dielektrik bagian intrinsik sesuai dengan gambaran puddles dari SDW yang diamati dengan menggunakan teknik scanning micro-x-ray diffraction. Hasil ini menunjukkan adanya pengaruh dari daerah tidak homogen yang dibentuk oleh distribusi puddles SDW terhadap hopping elektron. Lebih lanjut, hasil penelitian ini menunjukkan bahwa spektroskopi dielektrik dapat digunakan untuk menginvestigasi berbagai fase keteraturan di oksida logam transisi lainnya dengan meninjau bagian intrinsiknya. Reflektivitas optik semimetal Weyl Mn3+xSn1-x dikaji untuk mengidentifikasi pengaruh efek korelasi elektron terhadap eksitasi plasmonnya. Eksitasi plasmon pada material ini diamati di energi UV dan memiliki plasmonic loss yang rendah. Eksitasi plasmon ini dikarakterisasi dengan nilai ????? yang kurang negatif untuk Mn3,08Sn0,92 dan ????? positif untuk Mn3,10Sn0,90. Perbandingan antara konstanta dielektrik hasil pengukuran dan perhitungan teoretik menunjukkan bahwa, sifat plasmonik ini terkait dengan efek korelasi elektron. Perubahan nilai ????? dari yang kurang negatif menjadi positif menunjukkan peningkatan kekuatan korelasi elektron. Selain itu, penambahan atom Mn juga meningkatkan hamburan elektron. Eksitasi plasmon dengan karakter ini disebut sebagai plasmon tidak konvensional (unconventional plasmons). Penelitian ini juga membandingkan plasmonic loss material Mn3Sn dengan material terkorelasi lainnya maupun material non-korelasi dan mendapatkan kesimpulan bahwa korelasi elektron berperan penting pada plasmonic loss. Hasil penelitian ini mengindikasikan strategi baru dan efektif untuk mendapatkan plasmonic loss yang lebih rendah di kelompok material terkorelasi lainnya.