Perpustakaan Digital ITB

Grafena empat lapis (4LG) dengan tumpukan ABCA merupakan material dua dimensi yang menunjukkan sifat semimetalik tanpa celah pita, sehingga kurang ideal untuk aplikasi semikonduktor. Salah satu pendekatan yang dapat digunakan untuk memodifikasi sifat elektronik dan optiknya adalah dengan pemberian pengotor atom nitrogen. Penelitian ini menggunakan pendekatan teori fungsional kerapatan (DFT) melalui perangkat lunak Quantum ESPRESSO untuk menganalisis pengaruh jumlah dan konfigurasi atom nitrogen terhadap sifat elektronik dan optik 4LG-ABCA. Model yang digunakan berupa supersel 2×2 dengan tiga konfigurasi pengotor nitrogen yang dikaji, yaitu satu atom nitrogen, dua atom nitrogen pada posisi nearest-neighbor, dan dua atom nitrogen pada posisi second-nearest-neighbor. Hasil simulasi menunjukkan bahwa pengotor satu atom nitrogen menghasilkan celah pita kecil, sedangkan konfigurasi nearest-neighbor tidak membentuk celah pita akibat interaksi lokal yang kuat. Sebaliknya, konfigurasi second-nearest-neighbor memberikan hasil paling stabil dengan pembukaan celah pita yang lebih besar dan struktur pita yang lebih teratur. Dari sisi optik, pengotor atom nitrogen menyebabkan penurunan transmitansi dan mengurangi perbedaan respons terhadap arah polarisasi cahaya sehingga menghasilkan karakter optik yang lebih isotropik dalam bidang. Penelitian ini menunjukkan bahwa konsentrasi dan konfigurasi pengotor atom nitrogen secara tepat tidak hanya mampu mengubah karakter elektronik dari semimetalik menjadi semikonduktor, tetapi juga memodifikasi arah dan kestabilan respons optiknya.