THEORETICAL STUDY OF THE STRUCTURAL AND ELECTRONIC PROPERTIES OF TITANIUM DIOXIDE MATERIALS USING THE CALCULATION OF THE FUNCTIONAL CLOSURE

Abstract

Titanium dioksida (TiO2) merupakan material penting yang dapat ditemukan di berbagai macam aplikasi. Di samping itu, keunikan TiO2 terletak pada kristal strukturnya yang sangat beragam seperti anatase, rutile, dan brookite. Pada penelitian ini, kami menyajikan hasil kajian teoritis sifat struktur dan elektronik material TiO2 anatase dan brookite menggunakan kalkulasi teori fungsional kerapatan. Simulasi pola difraksi sinar-X dari dua struktur tersebut juga diamati dan dibahas. Untuk sifat elektronik, kami melakukan kalkulasi selain tanpa memasukkan koreksi Hubbad penambahan koreksi Hubbard dengan berbagai nilai juga dilakukan. Penambahan koreksi Hubbard sangat berpengaruh pada nilai dari energi celah pita. Namun secara umum, hasil perhitungan menunjukkan TiO2 memiliki karakteristik semikonduktor. Studi ini dapat dijadikan bahan rujukan yang dapat digunakan untuk melakukan desain material khususnya TiO2 dan oksida lainnya.Titanium dioxides (TiO2) are considered as important materials which can be found in many applications. Besides, the uniqueness of these materials is placed in their varied crystal structures such as anatase, rutile, and brookite. In this study, we present calculation results on structural and electronic properties of anatase and brookite TiO2 polymorphs using density functional theory. Simulated X-ray diffraction patterns of both materials are also discussed. For electronic calculation, we implemented the density of states calculations without and with Hubbard correction variation. Our results indicate that the implementation of Hubbard correction greatly influences the band gap energy value while general trend shows that TiO2 exhibits semiconductor characteristic. The present study may become an additional reference for providing an insight for materials design particularly TiO2 and other oxides