The Effects of Atomic Substitutions (Bismuth, Gallium, Arsenic) on Electronic and Magnetic Properties of Carbon Nanotubes

  • Ely Aprilia Center for Instrumentation and Technology Automation, Institut Teknologi Bandung
  • Fahdzi Muttaqien Computational Science, Faculty of Mathematics and Natural Science, Institut Teknologi Bandung
  • Acep Purqon Physics Department, Faculty of Mathematics and Natural Science, Institut Teknologi Bandung
  • Suprijadi Suprijadi Physics Department, Faculty of Mathematics and Natural Science, Institut Teknologi Bandung

Abstract

Investigations of carbon nanotubes (CNT) properties by substituting impurity atoms are interesting, since the the defects show different properties and potentially wide applications. In this paper, we investigate the effects of atomic substitutions (Bismuth, Gallium, Arsenic) on electronic and magnetic properties of CNT by using Density Functional Theory method with Generalized Gradient Approximation. Our results show that Bismuth and Arsenic doped on zigzag CNT (10, 0) give the band gap and magnetic moment 0.19 eV and 2 μB, respectively. In contrast, Gallium doped shows no band gap and change the semiconductor properties of zigzag edge CNT (10, 0) into metal. Furthermore, the moment magnetic for Gallium-Arsenide doped CNT (10, 0) is 1 μB.

Keywords: Atomic substitution, Band gap, Carbon nanotubes (CNT), DOS, Impurity.

 

Pengaruh Atom Pengganti (Bismut, Galium, Arsenik) pada Sifat Elektronik dan Magnetik Karbon Nanotube

Abstrak

Kecacatan pada struktur CNT mengakibatkan adanya perubahan sifat elektronik dan magnetiknya. Perubahan sifat inilah yang menyebabkan CNT  menarik untuk diteliti karena berpotensi memiliki aplikasi yang luas. Pada penelitian ini, dibahas mengenai  efek dari atom pengganti (Bismut, Galium dan Arsen) pada sifat elektronik dan magnetik CNT(10,0) yang dihitung dengan menggunakan teori fungsional kerapatan dan Generalized Gradient Approximation. Hasilnya menunjukan bahwa atom pengotor Bismut dan Arsen pada CNT (10,0) menghasilkan band gap sebesar 0.19 eV dan momen magnetik sebesar 2 μB. Sedangkan atom pengotor Galium tidak menghasilkan band gap pada CNT(10,0) dan mengubah sifat semikonduktor CNT(10,0) menjadi metal. Dari perhitungan didapatkan juga magnetik momen pada CNT (10,0) dengan atom pengotor Galium dan Arsen sebesar 1 μB.

Kata kunci: Atom pengganti, Band gap, Karbon nanotube, DOS, Ketidakmurnian.


Downloads

Download data is not yet available.
Published
2016-09-26
How to Cite
APRILIA, Ely et al. The Effects of Atomic Substitutions (Bismuth, Gallium, Arsenic) on Electronic and Magnetic Properties of Carbon Nanotubes. Jurnal Matematika & Sains, [S.l.], v. 20, n. 1, sep. 2016. ISSN 0854-5154. Available at: <http://jms.fmipa.itb.ac.id/ojs_3.0.2/index.php/jms/article/view/641>. Date accessed: 24 mar. 2017.
Section
Articles

Keywords

Atomic substitution; Band gap; Carbon nanotubes (CNT); DOS; Impurity