1.4 Tujuan Penelitian
1. Mengetahui spektrum energi sistem quantum dot berbasis
GaAsAlGaAs secara teoritis kemudian dibandingkan hasilnya dengan data kuantitatif eksperimen yang diperoleh dari pengumpulan data
[L.P. Kouwenhoven dan Tarucha] melalui jurnal-jurnal penelitian
mengenai spektrum energi quantum dot. 2.
Mengaplikasikan persamaan Hamiltonian dan Schrödinger dalam sistem quantum dot bahan semikonduktor berbasis GaAsAlGaAs.
1.5 Manfaat Penelitian
1. Sebagai studi awal dalam mempelajari sifat elektronik sistem
quantum dot berbasis GaAsAlGaAs melalui spektrum energi 2.
Sebagai bahan rujukan awal untuk mengetahui spektrum energi quantum dot pada bahan semikonduktor GaAsAlGaAs dengan
biaya yang sangat ekonomis dan sangat efisien digunakan di negara Indonesia mengingat bahwa peralatan eksperimen yang digunakan
untuk penelitian perilaku elektron dalam struktur elekronik semikonduktor sangat mahal biayanya.
1.6 Metode Penelitian
Metode yang digunakan dalam penelitian ini adalah kajian teoritis terhadap perilaku elektron dalam bahan semikonduktor GaAsAlGaAs melalui penentuan
spektrum energi secara teoritis. Adapun struktur semikonduktor yang dikaji adalah struktur semikonduktor quantum dot. Pada struktur ini akan diperoleh
spektrum energi maupun nilai eigen dan fungsi eigen dengan menerapkan persamaan Hamiltonian dan Schrödinger.
Universitas Sumatera Utara
Desain Penelitian
Bahan Semikonduktor
AlGaAs dan GaAs
Struktur Quantum Dot
Persamaan Hamiltonian dan Schrödinger
Dicari Spektrum energi, nilai eigen dan fungsi eigen
Spektrum energi
Dibandingkan Hasilnya
Hasil penelitian eksperiment dari jurnal [Kouwenhoven dan Tarucha]
Kesimpulan
Universitas Sumatera Utara
1.7 Lokasi dan Waktu Penelitian
Sehubungan penelitian dilakukan secara teoritis, maka penelitian dilakukan melalui studi pustaka di perpustakaan USU, internet Pascasarjana USU,
Perpustakaan Fisika ITB, Pusat Dokumentasi dan Informasi LIPI, dan Perpustakaan Universitas dan FMIPA UGM yakni dengan mengumpulkan bahan
referensi jurnal-jurnal penelitian eksperiment dan teoritis di bidang transport elektron semikonduktor. Waktu penelitian dijadwalkan selama tiga bulan yaitu
pada bulan Maret 2010 sampai dengan bulan Mei 2010.
Universitas Sumatera Utara
BAB II
ELEKTRON DALAM STRUKTUR KUANTUM
Perilaku pembawa muatan elektronhole pada devais berstruktur kuantum seperti quantum well, quantum wire, serta quantum dot sangat menarik untuk dikaji
karena efek mekanika kuantum sangat berperan dalam menentukan sifat-sifat devais tersebut. Devais berstruktur kuantum dibentuk dari dua material yang
memiliki pita energi berbeda sehingga terbentuk band gab discontinuity . Agar mampu mengurung pergerakan pembawa muatan, devais tersebut
harus berukuran 10 Α - 100
v c
E E
Δ Δ
Α atau ekivalen dengan 10-100 lapis atom jika diasumsikan satu lapis atom memiliki tebal 1
Α sehingga ukuran devais lebih kecil dibandingkan panjang gelombang elektron Regime devais dengan ukuran
hanya beberapa lapis atom dikenal dengan istilah mesoscopic regime Borovitskaya E, dan Shur M.S, 2003.
Gambar 2.1: Semikonduktor paduan AlGaAs dan GaAs yang membentuk sumur
potensial akibat perbedaan pita energi. Borovitskaya E, dan Shur M.S, 2003
Pada regime tersebut, sifat kimia, fisika, optik, maupun sifat elektronik bergantung pada ukuran dan bentuk material. Khusus untuk material
semikonduktor, regime tersebut terkait dengan panjang gelombang de Broglie.
Universitas Sumatera Utara
Dimana ukuran semikonduktor pengurungnya harus lebih kecil dibandingkan panjang gelombang de Broglie. Borovitskaya E, dan Shur M.S, 2003
p h
= λ
2.1 dengan p = m
v adalah momentum elektron, m adalah massa efektif elektron, dan
v adalah kecepatan elektron. Jika diasumsikan
th
v v
≈
3 m
KT v
th
=
2.2 dengan
adalah kecepatan thermal, K adalah konstanta Boltzmann, dan T adalah temperatur, diperoleh [4]
th
v
nm T
m m
v
th
300 22
, 6
= 2.3
Sehingga ukuran devais berstruktur kuantum harus lebih kecil dibandingkan dengan panjang gelombang de Broglie yang diberikan oleh persamaan 2.3. Pada
bab ini akan dibahas secara detail mengenai elektron dalam struktur quantum well, quantum wire, serta quantum dot yang melibatkan aspek pengurungan kuantum
berturut-turut satu dimensi, dua dimensi, dan tiga dimensi.
2.1 Quantum Well