SIFAT OPTIK FILM TIPIS Ba0.5Sr0.5TiO3 DOPING Fe2O3
Oleh : ANANTO YUDI HENDRAWAN G74102029
DEPARTEMEN FISIKA FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM INSTITUT PERTANIAN BOGOR BOGOR 2006
ABSTRAK
ANANTO YUDI HENDRAWAN. Sifat Optik Film Tipis Ba0.5Sr0.5TiO3 dibimbing oleh MERSI KURNIATI, M.Si
Doping Fe2O3
Telah dilakukan penumbuhan film Ba0.5Sr0.5TiO3 1 M doping Fe2O3 10 % diatas gelas Corning dengan metode Chemical Solution Desposition (CSD). Karakterisasi film dilakukan untuk menentukan besar celah optik dengan variasi suhu 300 oC, 400 oC dan 500 oC. Hasil karakterisasi X-Ray Diffraction (XRD) memperlihatkan bahwa film belum menunjukan struktur mikrokristalin untuk semua variasi suhu hal ini dikarenakan film Ba0.5Sr0.5TiO3 baru akan maksimal terbentuk struktur mikrokristalin sempurna pada suhu 800 oC. Hasil karakterisasi Scanning Electron Microscope(SEM) memperlihatkan tebal film tipis untuk suhu 300 oC, 400 oC dan 500 oC 0.097 μm , 0.418 μm dan 0.25 μm . Besar celah energi optik yang terbentuk sebesar 3.11 eV untuk BFST dengan suhu annealing 300oC, Eg 3.51 eV untuk BFST dengan suhu annealing 400oC dan 3.46 eV untuk BFST dengan suhu annealing 500oC. . Kata kunci : CSD, Annealing
SIFAT OPTIK FILM TIPIS Ba0.5Sr0.5TiO3 DOPING Fe2O3
Skripsi
Sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar Sarjana Sains pada Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Institut Pertanian Bogor
Oleh : ANANTO YUDI HENDRAWAN G74102029
DEPARTEMEN FISIKA FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM INSTITUT PERTANIAN BOGOR BOGOR 2006
Judul Skripsi : SIFAT OPTIK FILM TIPIS Ba0.5Sr0.5TiO3 DOPING Fe2O3 Nama : ANANTO YUDI HENDRAWAN NRP : G74102029
Menyetujui :
Pembimbing I
Mersi Kurniati, M.Si NIP. 132 206 237
Mengetahui : Dekan Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Institut Pertanian Bogor
Prof. Dr. Ir. Yonny Koesmaryono, MS NIP. 131473999
Tanggal Lulus :
RIWAYAT HIDUP Penulis dilahirkan di Bogor pada tanggal 5 Agustus 1983 sebagai anak pertama dari dua bersaudara dari pasangan Juwani dan Sudarmi S.Pd. Penulis menyelesaikan pendidikan dasar di SD Negeri Ciluar IV pada tahun 1996, pendidikan menengah tingkat pertama di SMP Negeri 1 Bogor tahun 1999, dan melanjutkan ke SMA Negeri 2 Bogor. Pada tahun 2002, penulis diterima di Institut Pertanian Bogor (IPB) melalui jalur Undangan Seleksi Masuk IPB (USMI) sebagai mahasiswa di Departemen Fisika, Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam. Selama kuliah penulis aktif diberbagai kegiatan organisasi mahasiswa antara lain sekretaris Himpunan Mahasiswa Fisika (HIMAFI) tahun 2003-2004, Ketua Umum BEM FMIPA IPB tahun 2004-2005, Menteri Pendidikan BEM KM IPB 2005-2006 , dan Event Organizer (EO) Tingkat Nasional diantaranya Pesta Sains 2003, Sains Expo 2003, Pelatihan Kewirausahaan 2003, Kompetisi Fisika 2004 dan Ketua Masa Perkenalan Fakultas MIPA 2004
PRAKATA Segala puji kepada Allah SWT tuhan semesta alam yang telah melimpahkan nikmat Iman dan nikmat Islam, Sholawat serta Salam semoga tetap tercurah kepada suri tauladan ummat Rasulullah Muhammad SAW. Suatu rasa syukur yang sangat besar, pada akhirnya dengan penuh kesabaran serta ketekunan karya ini dapat diselesaikan dengan baik. Skripsi ini berjudul SIFAT OPTIK FILM TIPIS Ba0.5Sr0.5TiO3 DOPING Fe2O3. Merupakan kebanggaan bagi penulis, dan patutlah penulis haturkan terima kasih kepada : 1. Alloh SWT yang telah memberikan kesabaran serta nikmat untuk menyelesaikan tugas ini. 2. Ayah dan Ibu tercinta yang dengan sabar terus memberikan doa dan dukungan kepada anakmu ini. 3. Mersi Kurniati, M.Si selaku pembimbing I yang dengan penuh kesabaran menjawab pertannyaan – pertannyaan yang kami ajukan. 4. Dr. Irzaman, M.Si yang memberikan masukan kepada kami 5. Akhiruddin Maddu, M.Si sebagai dosen penguji pada seminar usul, seminar hasil dan sidang sarjana untuk segala masukan dan motivasinya yang telah diberikan. 6. Ir. Irmansyah, M.Si sebagai dosen penguji pada seminar hasil dan sidang sarjana 7. Ir. Hanedi Darmasetiawan, M.S terima kasih atas masukannya. 8. Departemen Fisika khususnya Bapak Firman atas segala perhatian dan bantuannya kepada penulis. 9. Bapak Bambang Sugeng, Bapak Sulistyo Giat dan Bapak Wisnu (BATAN) atas bantuannya dalam karakterisasi XRD. 10. Bapak Ida Usman (ITB) atas bantuannya dalam karakterisasi I-V dan Ferroelektrik . 11. Bapak Wikanda PPGL Bandung atas bantuannya dalam karakterisasi SEM. 12. Teman seperjuangan dalam penelitian ini “Cucu, Tyo, Eko S, Rhian”. 13. Adikku yang imut dirumah. 14. Penjahat ELVO : Niko “Bakabon”, Sonny “Jhintol”, Lutfan “Thoghe”, Arif “Komti”, Marwan ”Tulang” , Eko “ Jhambie”, Tedi , Ryan, Anam, Eko “Kofir”dan No2. 15. Rekan-rekan seperjuangan FISIKA ’39 yang di ELVO, Kos Bravo, Salsabila, dan Kos-kosan yang lainnya (Erus, Budi Teguh) . Terima kasih atas segala bantuan dan kerjasamanya, semoga kita tetap menjaga silaturahmi sampai tua nanti. 16. Rekan-rekan FISIKA ’37, FISIKA ’38, FISIKA ’40, FISIKA ’41, INSTEK ’39, dan ELTEK ’40 atas dukungan serta bantuannya kepada penulis. 17. Rekan-rekan seperjuangan di HIMAFI 2002-2003 & 2003-2004. Terima kasih atas dukungan, keceriaannya, dan rasa kebersamaannya. 18. Rekan-rekan seperjuangan di BEM FMIPA IPB 2004-2005 yang telah menunjukan semangatnya dalam bekerja 19. Rekan-rekan seperjuangan di BEM KM IPB 2005-2006 (mas Jenal, Hanif “endut”, Cep Hilman, Fadhli, Yunus, Teguh dan Abud) Semoga karya ini dapat bermanfaat bagi kita semua.
Bogor, November 2006
Ananto Yudi Hendrawan
DAFTAR ISI Halaman DAFTAR TABEL ........................................................................................................................... viii DAFTAR GAMBAR ...................................................................................................................... viii DAFTAR LAMPIRAN ................................................................................................................... viii PENDAHULUAN .............................................................................................................................. Latar Belakang ............................................................................................................................ Tujuan Penelitian ........................................................................................................................ Waktu dan Tempat Penelitian .....................................................................................................
1 1 1 1
TINJAUAN PUSTAKA....................................................................................................................... 1 Sifat Optik Semikonduktor ........................................................................................................... 1 Bahan Barium Stronsium Titanat (BST) ...................................................................................... 2 Bahan Pendadah ............................................................................................................................ 2 Ferrium Oksida (Fe2O3) ................................................................................................................ 2 Metode Chemical Solution Deposition (CSD) ............................................................................. 3 Spin Coating .................................................................................................................................. 3 Karakterisasi BFST dengan XRD................................................................................................. 4 Karakterisasi BFST dengan Spektroskopi Uv-Vis ....................................................................... 5 BAHAN DAN METODE .................................................................................................................. 6 Bahan dan Alat ............................................................................................................................ 6 Metode Penelitian ....................................................................................................................... 6 Deposisi lapisan Ba0.5Sr0.5TiO3 doping Fe2O3 ...................................................................... 6 Preparasi sample .................................................................................................................. 6 Karakterisasi dengan XRD ................................................................................................... 6 Karakterisasi dengan SEM .................................................................................................. 7 Karakterisasi dengan Spektroskopi UV-Vis ....................................................................... 7 HASIL DAN PEMBAHASAN .......................................................................................................... 9 Pembuatan film tipis BFST........................................................................................................... 9 Morfologi dan menentukan ketebalan film dengan SEM ............................................................ 9 Menentukan nilai transmitansi dan koefisien absorpsi dengan Uv-Vis..................................... 10 Menentukan celah energi optik (Eg) .......................................................................................... 10 Analisis struktur kristal dengan XRD......................................................................................... 11 SIMPULAN DAN SARAN ............................................................................................................. 12 Simpulan ................................................................................................................................... 12 Saran .......................................................................................................................................... 12 DAFTAR PUSTAKA ...................................................................................................................... 12 LAMPIRAN ..................................................................................................................................... 14
DAFTAR TABEL Halaman 1. Kelebihan dan kekurangan pembuatan film tipis BST ................................................................. 3 2. Tebal film tipis BFST terhadap suhu ........................................................................................... 9
DAFTAR GAMBAR Halaman 1. Kurva koefisien absorpsi optis semikonduktor amorf.................................................................. 2 2. Perubahan parameter kisi Ba0.5Sr0.5TiO3 berdasarkan komposisi Sr ........................................... 2 3. Struktur kristal BaxSr1-xTiO3 ......................................................................................................... 3 4. Proses Spin Coating ...................................................................................................................... 4 5. Proses terjadinya difraksi oleh kisi kristal .................................................................................... 5 6. Skema SEM .................................................................................................................................... 7 7. Diagram proses annealing ............................................................................................................ 7 8. Diagram alir penelitian ................................................................................................................ 8 9. Penampang film BFST dengan perbesaran 20.000X ................................................................... 9 10. Permukaan film BFST dengan perbesaran 20.000X .................................................................... 9 11. Pengukuran transmitansi sebagai fungsi dari panjang gelombang ............................................ 10 12. Pengukuran koefisien absorbsi sebagai fungsi dari panjang gelombang .................................. 10 13. Pengukuran koefisien absorpsi sebagai fungsi dari energi ...................................................... 10 14. Menentukan celah energi optik (Eg) suhu 300oC ....................................................................... 10 15. Menentukan celah energi optik (Eg) suhu 400oC ........................................................................ 10 16. Menentukan celah energi optik (Eg) suhu 500oC ....................................................................... 11 17. Pola difraksi film BFST suhu 300oC .......................................................................................... 11 18. Pola difraksi film BFST suhu 400oC ........................................................................................... 11 19. Pola difraksi film BFST suhu 500oC ........................................................................................... 11 20. Pola XRD film tipis BFSTsuhu 650 oC, 700 oC, 750 oC, 800 oC ................................................. 12
DAFTAR LAMPIRAN Halaman 1. Pola XRD film tipis BFST dengan variasi suhu ........................................................................ 15 2. Grafik transmitansi film BFST sebagai fungsi panjang gelombang dengan variasi suhu ........ 17 3. Grafik αhv film BFST sebgai fungsi energi (hv) dengan variasi suhu ................................ 19 4. Morfologi permukaan film BFST dengan variasi suhu .............................................................. 21 5. Morfologi penampang film BFST dengan variasi suhu ............................................................. 22
1
PENDAHULUAN Latar Belakang Perkembangan sains senantiasa selalu melahirkan sesuatu yang baru dan sangat dinantikan manfaatnya untuk kepentingan serta kesejahteraan manusia. Bidang fisika merupakan salah satu cabang ilmu yang berperan besar dalam perkembangan sains dan teknologi sekarang ini khususnya teknologi bahan yang mendorong mahasiswa untuk terus memacu diri dalam menguasai ilmu tentang bahan dalam hal ini tentang film tipis. Salah satu penelitian yang sedang berkembang saat ini adalah pemanfaatan bahan – bahan pyroelektrik dan ferroelektrik seperti BaTiO3, PbTiO3, PbZrO3, BaxSr1-xTiO3 (BST) yang digunakan untuk peralatan elektronik dan optoelektronik. Aplikasi divais optoelektronik seperti sel surya, fotoresepsor, sensor warna dan thin film light emitting diode (TFLED). Untuk sel surya celah pita optik yang lebar digunakan sebagai lapisan-p untuk meningkatkan absopsi cahaya kedalam lapisan-I sebagai lapisan aktif. Pada fotoreseptor, celah pita optik lebar dapat digunakan sebagai top pasivasion layer dan bottom blocking layer untuk meningkatkan besarnya tegangan permukaan divais. Pada devais sensor warna, diperlukan celah pita optik lebar untuk mengontrol warna cahaya yang dikehendaki. Kemudian untuk TFLED, celah pita lebar (>2,0 eV) diperlukan sebagai luminescent layer untuk mengontrol warna emisi dan divais (Malago. dkk. 2003). Dalam penelitian ini disintesis lapisan tipis yang bahan ferroelektrik Ba0.5Sr0.5TiO3 didoping Fe2O3 menggunakan metode chemical solution deposition (CSD) dengan spin coating. Salah satu keuntungan pembuatan lapisan tipis bahan Ba0.5Sr0.5TiO3 doping Fe2O3 adalah dapat dilakukan dengan suatu cara yang tidak memerlukan peralatan dan material yang kompleks, biaya produksi yang lebih murah dan mudah dalam pembuatan. Studi mengenai lapisan tipis bahan Ba0.5Sr0.5TiO3 doping Fe2O3 ini adalah suatu hal yang baru dalam bidang material sehingga diharapkan akan diperoleh sesuatu yang baru dari hasil karakterisasi bahan tersebut. Tujuan Penelitian 1. Melakukan pembuatan film tipis BFST. 2. Mempelajari sifat optik dari lapisan tipis dengan mempelajari celah pita energinya.
Waktu dan tempat penelitian Pembuatan sampel dilakukan di laboraturium Fisika Material Departemen Fisika IPB, untuk karakterisasi dilakukan di laboratorium Fisika Material Jurusan Fisika FMIPA ITB, Laboraturium Kimia FMIPA ITB, PPGL Bandung dan Pusat Teknologi Bahan Industri Nuklir Badan Tenaga Nuklir Nasional dari bulan Juli 2005 sampai bulan Juli 2006. TINJAUAN PUSTAKA Sifat Optik Semikonduktor Sifat optik zat padat berhubungan dengan keadaan atom - atom dan elektron - elektron. Pada beberapa bahan semikonduktor, sifat optik didaerah spektrum cahaya tampak dan ultraviolet berhubungan dengan transisi elektron dari pita valensi ke pita konduksi sehingga informasi mengenai keadaan keadaan elektron pada kedua pita tersebut menjadi sangat penting untuk diketahui. Keadaan - keadaan elektron pada suatu materi digambarkan dengan struktur pita energi atau kurva densitas keadaan elektron (Density of States) material tersebut. Pada semikonduktor kristal intrinsik "optical absorption edge" tidak terlalu sulit untuk ditentukan secara eksperimen. Energi gap semikonduktor kristal dapat dapat ditentukan dari kurva absorpsi yaitu harga energi pada saat kurva absorpsi meningkat dengan tajam. Pada semikonduktor amorf optical absorption edge sangat sulit ditentukan secara eksperimen. Menurut Cody, Street dan Biegelsen dan Ley kurva absorpsi optis semikonduktor amorf dapat dibagi kedalam tiga daerah seperti terlihat pada gambar 1: 1. Daerah A, Merupakan daerah "absorption tail" untuk α ≤ 1 cm-1 2. Daerah B, disebut daerah Urbach atau daerah eksponensial, pada daerah ini alpha mengikuti hukum eksponensial terhadap energi untuk 1 cm-1 ≤ α ≤ 103 cm-1 3. Daerah C, disebut daerah pangkat, alpha daerah ini mengikuti hukum pangkat atau α (hυ ) = (hυ − Ego )n , untuk
α ≥ 103 cm-1 Transisi optik pada daerah C telah diselesaikan oleh Tauch, energi gap optis dapat ditentukan dengan membuat plot linear dari kurva alpha terhadap energi. Pendekatan yang diberikan oleh Tauc berlaku untuk beberapa semikonduktor amorf [20]
2
Gambar 2. Perubahan parameter kisi Ba0.5Sr0.5TiO3 berdasarkan komposisi Sr [11]
Gambar 1. Kurva koefisien absorpsi optis semikonduktor amorf [20] Bahan Barium Stronsium Titanat (BST) Film tipis BST telah menjadi perhatian sejumlah peneliti sejak 15 tahun yang lalu, kira – kita pada tahun 90-an. Beberapa hal menarik dari film tipis BST adalah konstanta dielektrik yang tinggi, low dielectric loss, high dielectric breakdown dan temperature Curie bergantung pada komposisi yang memungkinkan bahan memiliki sifat paraelektrik sebaik seperti sifat ferroelektrik. Semua hal diatas menjadikan bahan BST sebagai kandidat untuk menggantikan SiO2 sebagai penyimpan muatan dielektrik untuk DRAMs (Dynamic Random Access Memories). Sekarang ini penelitian tentang BST juga terkonsentrasi pada aplikasi detektor inframerah yang tidak didinginkan dan aplikasi microwave monolithic integrated circuit [11]. Komposisi film BST dengan konsentrasi Ba yang tinggi mengakibatkan bahan tersebut menjadi ferroelektrik jika BST berada dibawah suhu Curienya yaitu pada suhu ruang. Untuk % mol Sr ≤ 0.25, struktur BST adalah ferroelektrik tetragonal perovskite. Untuk komposisi yang lain untuk % Sr ≥ 0.25, struktur berubah ke paraelektrik kubik perovskite. Gambar 2 menunjukan perubahan berdasarkan parameter kisi BaxSr1-xTiO3 komposisi Sr (Adem. 2003). Menurut ICDD (International Center for Diffraction Data), BST memiliki sistem kristal kubik dengan konstanta kisi, a = 3,947 o
untuk konsentrasi 30 % stronsium. Dari penelitian yang telah dilakukan sampai saat ini, lapisan tipis BST biasanya memiliki konstanta dielektrik yang jauh lebih rendah dibandingkan dengan bentuk bulknya. Stuktur mikro butir yang baik, tingkat tekanan yang tinggi, kekosongan oksigen, formasi lapisan interfacial, dan oksidasi pada bottom electrode atau Si dipercaya menjadi faktor yang menyebabkan penurunan sifat listrik material tersebut [3]. Bahan Pendadah Penambahan sedikit dopan dapat menyebabkan perubahan parameter kisi, konstanta dielektrik, sifat elektrokimia, sifat elektrooptik dan sifat pyroelektrik dari keramik dan film tipis [Supriyatman, 2004]. Bahan pendadah pada material ferroelektrik dibedakan menjadi dua jenis, yaitu soft doping dan hard doping. Ion soft doping dapat menghasilkan material ferroelektrik menjadi lebih soften. Seperti koefisien elastis lebih tinggi, sifat medan koersif yang lebih rendah, faktor kualitas mekanik yang lebih rendah dan kualitas listrik lebih rendah. Soft doping disebut juga dengan istilah donor doping karena menyumbang valensi yang berlebih pada struktur kristal BST [5]. Ion hard doping dapat menghasilkan material ferroelektrik menjadi lebih hardness, seperti loss dielectric yang rendah, bulk resistivitas yang rendah, sifat medan koersif lebih tinggi, faktor kualitas mekanik yang lebih tinggi dan kualitas listrik lebih tinggi. Hard doping disebut juga dengan istilah acceptor doping karena menerima valensi yang berlebih didalam struktur kristal BST [2]
Α untuk konsentrasi stronsium 50% dan a = o
3,965 Α untuk konsentrasi stronsium 40 %. Girindharan.dkk., Mendapatkan BST dengan o
konstanta kisi a = 3,97 Α .
Ferrium Oksida (Fe2O3) Material ferium oksida (Fe2O3) merupakan material pendadah ion akseptor (acceptor doping) Fe3+ [5]. Fe2O3 memiliki struktur
3
Tabel 1. Kelebihan dan kekurangan dalam pembuatan film tipis BST [11] Method
Chemical Solution Desposition
/Sr2+
Pulsed Laser Desposition
Gambar 3. Struktur kristal BaxSr1-xTiO3
Advantages - Inexpensive, - Rapid sampling of materials - Homogeneity - Low processing temperatures
- Rapid sampling of materials - Quickly produce new materials
kristal rombohedral dengan konstanta kisi a =
Limitations
- Phase control - Morphology - Reproducibility
- Morphology - Point defect concentration - Scalability (small areas only) - Uniformity - High residual stress
o
5,0329 ± 0,001 Α dan b = 13,7492 ± o 0.001 Α . Densitas Fe2O3 adalah 5,24 gr/ml dan titik lelehnya adalah 1565 oC [7]. Fe2O3 tidak larut dalam air namun dapat larut dalam asam [6]. Penambahan ion Fe3+ akan membentuk ruang kosong diposisi ion O2-. Ion dopan Fe3+ memiliki valensi lebih dari 4+, maka kekurangan muatan positif (+) akan terjadi pada struktur perovskite dan terbentuk ruang kosong diposisi ion oksigen sebagai kompensasi untuk menjaga kenetralan muatan (electroneutral balance). Semakin banyak maka akan penambahan ion Fe3+ menyebabkan semakin banyaknya ion oksigen terlepas [5]. Metode Chemical Solution Deposition (CSD) Chemical solution deposition telah dikenal sebagai suatu metode deposisi film semikonduktor sejak 1869 ketika mendeposisi PbS dan PbSe (Hodes. G, 2002). Metode chemical solution deposition merupakan suatu cara pembuatan film tipis dengan pendeposisian larutan kimia diatas substrat kemudian dipreparasi dengan spin coating dengan kecepatan putar tertentu (Darmasetiawan dan kawan-kawan didalam Sumardi. T, 2004). Dalam proses kimia pada chemical solution deposition dicoba digunakan larutan garam sederhana seperti asetat bukan dengan metal alkoksida untuk mendapatkan sol. Penambahan asam pada chemical solution deposition digunakan sebagai katalis dan pengontrol hidrolisis. Masalah utama dalam proses chemical solution deposition adalah kestabilan sol, terkadang terjadi endapan selama penyimpanan atau penggunaan bergantung
Sputtering
MOCVD
- Cost - Uniformity - Scalability - Standard IC processing - Low growth temperatures
- Uniformity - Morphology - Small - Scalability
- Point defect Concentration - Residual stresses - Stoichiometry control - Slow deposition rate for oxides - Immature technology - Precursor stability - Precursor availability - Expensive
dari pelarut yang digunakan, volume air, asam dan temperatur. Perbandingan metode CSD dengan metode lain dalam pembuatan film tipis BST dapat dilihat pada tabel 1. Spin Coating Proses spin coating dibagi menjadi empat tahap yaitu tahap deposisi, spin-up, spin-off dan evaporasi. (Borside et al 1987, didalam Brinker dan Scherrer 1990). Tahap-tahap ditunjukan pada gambar 4. Tahap pertama dimulai dari diteteskan atau dialirkannya cairan bahan pelapis berupa gel diatas substrat. Pada tahap desposisi substrat belum diputar. Kemudian pada pada tahap berikutnya, tahap spin-up, substrat mulai diputar. Akibatnya gaya sentrifugal cairan akan tersebar secara radial keluar dari pusat putaran. Besar percepatan sudut pada tahap spin-up tidak sama dengan nol, artinya substrat mengalami percepatan, sedangkan pada kedua tahap berikutnya laju putaran mulai konstan sehingga tidak ada percepatan sudut pada substrat Pada tahap spin off
4
sebagian cairan yang berlebih akan menuju tepi substrat membentuk tetesan – tetesan. Semakin menipis lapisan yang terbentuk semakin berkurang tetesan – tetesan yang terbuang. Hal ini karena semakin tipis lapisan hambatan alirnya semakin besar. Selain itu viskositas juga semakin besar. Bertambahnya viskositas ini sebanding dengan meningkatnya konsentrasi komponen cairan yang tidak menguap (nonvolatile). Tahap yang terakhir, evaporasi, merupakan mekanisme utama dari proses penipisan lapisan. Salah satu kelebihan metode spin coating adalah ketebalan lapisan yang terbentuk cenderung seragam (uniform) selama tahap spin off, viskositas juga seragam, tidak bergantung pada jarak dari pusat putaran. Hal ini dimungkinkan oleh adanya keseimbangan antara gaya utama yang berperan dalam spin coating. Kedua gaya tersebut adalah gaya sentrifugal, yang menyebabkan cairan mengalir keluar secara radial dari pusat putaran, dan gaya viskos (gesekan) yang arahnya menuju ke pusat putaran (Brinker and Scherer, 1990). Ketebalan lapisan yang terbentuk ditentukan oleh dua parameter utama yaitu viskositas dan laju putaran (angular speed) disamping parameter lainnya selain waktu yang singkat. Akan tetapi parameter tersebut dapat berpengaruh pada keseragaman lapisan.
Gambar 4. Proses Spin Coating [14] Karakterisasi BFST dengan XRD Fungsi XRD adalah untuk menentukan sistem kristal (kubus, tetragonal, orthorombik, rombohedral, heksagonal), mencari parameter kisi, diameter kristal, analisa kimia (Cullity 2001) Difraksi sinar-X oleh atom-atom yang tersusun didalam kristal akan menghasilkan pola yang berbeda bergantung pada konfigurasi atom-atom pembentuk kristal. Elektron yang dipancarkan dengan tegangan sangat tinggi menumbuk target (Cu, Cr, Fe, Co, Mo dan W). Energi kinetik elektron yang menumbuk target diantaranya berubah menjadi panas dan sinar-X, sinar-X yang dipancarkan dalam peristiwa ini terdistribusi secara kontinu dengan λ yang berbeda. Tumbukan antara elektron yang dipercepat dengan atom target bersifat inelastik. Jika energi elektron yang datang memiliki energi yang cukup maka akan mementalkan elektron pada kulit K, sehingga atom dalam keadaan tereksitasi dan diisi oleh elektron dari kulit L atau M. Proses transisi ini diikuti oleh pelepasan energi berupa radiasi sinar-X . dengan panjang gelombang tertentu dan disebut dengan berkas sinar-x karakterisasi Kα dan Kβ. Gambar 5 memperlihatkan proses tumbukan antara elekton yang dipercepat dan atom dimana peristiwa tersebut memenuhi hukum Bragg. Sinar-X ditembakan pada material sehingga terjadi interaksi dengan elektron dalam atom. Ketika foton sinar-X bertumbukan elektron, beberapa foton hasil tumbukan akan mengalami pembelokan dari arah datang awal. Jika panjang gelombang
2d sin θ = λn
(1)
5
dengan ; I 0 = intensitas radiasi datang ; I =
intensitas radiasi yang diteruskan ; ε = absorptivitas (kadar) zat penyerap. Untuk sampel yang berbentuk padat dirumuskan
I = I 0 exp(−αd ) Gambar 5. Proses terjadinya difraksi oleh kisi kristal [9] hamburan sinar-X tidak berubah (foton sinar-x tidak kehilangan banyak energi) dinamakan hamburan elastik (hamburan Thompson) dan terjadi transfer momentun dalam proses hamburan. Sinar-X ini yang digunakan untuk pengukuran sebagai hamburan sinar-X yang tersusun periodik dalam kristal, gelombang membawa informasi distribusi elektron dalam material. Gelombang yang terdifraksikan dari atomatom berbeda dapat saling mengganggu dan distribusi intensitas resultannya termodulasi kuat oleh interaksi ini. Syarat terjadinya difraksi harus memenuhi hukum Bragg 2d sin θ = n λ. Jika atom-atom terdifraksi akan terdiri dari interferensi maksimun tajam (peak) yang simetri, peak yang terjadi berhubungan dengan jarak antar atom. Untuk mencari paramater kisi struktur kristal tetragonal berlaku persamaan (Cullity, 2001)
(
)
sin 2 θ = A h + k + Cl 2 (2) hkl = bidang pantul/indeks Miller ; θ =sudut difraksi sinar-X ;
(4)
Transmitans adalah fraksi dari radiasi datang yang diteruskan oleh sampel dan dirumuskan dengan [19].
T=
I I0
(5)
Sedangkan absorbans merupakan kebalikan dari transmitans yaitu fraksi dari radiasi datang yang diserap oleh sampel dan dinyatakan dengan persamaan, untuk R yang sangat kecil
A = log
I 1 = log 0 = − log T T I
(6)
Dari persamaan (4) dan (6) didapatkan persamaan [17].
⎡I ⎤ log ⎢ 0 ⎥ = αd = A ⎣I ⎦
(7)
2
λ = panjang gelombang
Karakterisasi BFST dengan spektroskopi UV-VIS Pada penelitian ini karakterisasi dengan spektroskopi UV-VIS dilakukan untuk mengamati sifat optik dari sampel yang diperoleh, sifat optik yang dihitung pada penelitian ini meliputi pengamatan transmitansi dan perhitungan celah energi optik. Radiasi yang diserap oleh sampel ditentukan dengan membandingkan intensitas dari berkas radiasi yang diteruskan bila zat penyerap tidak ada dengan intensitas yang diteruskan bila zat penyerap ada. Hal ini dinyatakan oleh rumus dibawah ini [Hukum Beer-Lambert]
I = I 0 exp(− εdc )
(3)
merupakan Koefisien absorpsi ( α ) karakteristik molekul penyerap tertentu dan pada panjang gelombang tertentu pula, sehingga persamaan (7) dapat ditulis sebagai
Aλ = α λ d
(8)
Berdasarkan persamaan (6) dan (8), hubungan transmitans dan absorbans sebagai fungsi panjang gelombang dapat dinyatakan dengan persamaan
αλ =
⎡ 100 ⎤ 1 log ⎢ ⎥ d ⎣ T (% ) ⎦
(9)
Absorpsi yang terjadi pada bahan – bahan semikonduktor menyebabkan terjadinya eksitasi elektron dari pita valensi ke pita konduksi. Untuk menentukan celah energi berlaku persamaan [17].
6
α (hv ) = C (hv − Eg )n
(10)
α
= koefisien absorpsi; C = konstanta ; hv = energi foton ; E g = energi celah; dan nilai n =1/2, hal ini dikarenakan celah energi optik dari film tipis Ba0.5Sr0.5TiO3 doping Fe2O3 memiliki transisi langsung dimana nilai minimum dari pita konduksi dan nilai maksimum pita valensi bertemu pada satu harga momentum yang sama. BAHAN DAN METODE Bahan dan alat Bahan yang digunakan pada penelitian ini adalah : 1. [Ba(CH3COO)2] 2. [Sr(CH3COO)2] 3. [Ti(C12O4H28)] 4. H3COCH2CH2OH 5. Fe2O3 6. Substrat corning Alat yang digunakan pada penelitian ini adalah : 1. Timbangan sartonius model BL 6100 2. Seperangkat alat reaktor spin coating 3. Gas Hidrogen 4. Mortal 5. Pipet 6. Spatula 7. Pinset 8. Tissue 9. Gelas ukur pyrek 10 ml 10. Corong pyrek 11. Tabung reaksi 2 buah 12. Kompressor 13. Gunting 14. Kertas saringan 15. Isolasi 16. Stop watch 17. Multimeter 18. Sarung tangan karet 19. Masker Metode Penelitian Metode penelitian ini dilakukan dengan eksperimen murni laboraturium. Metode penelitian ini terdiri dari tiga tahap. Tahap pertama, pembuatan larutan dengan metode chemical solution deposition, tahap kedua, melakukan eksperimen pembuatan film tipis dengan bantuan alat spin coating, tahap ketiga, karakterisasi struktur mikro serta sifat optik. Tahapan penelitian tercantum pada diagram alur dalam gambar 8.
Deposisi lapisan Ba0.5Sr0.5TiO3doping Fe2O3 Penelitian ini menggunakan metode chemical solution deposition yaitu pendeposisian larutan kimia diatas substrat. Dengan metode chemical solution deposition dan tehnik spin coating diharapkan pendeposisian lapisan tipis Ba0.5Sr0.5TiO3 doping Fe2O3 diatas substrat corning memiliki ketebalan yang baik dan merata sehingga akan dihasilkan absorpivitas dan nilai transmitans yang baik juga. Dalam penelitian ini, disiapkan bahan-bahan yang digunakan yaitu, barium acetate, strontium acetate, titanium isopropoxide, ferrum oxide dan metoksi etanol. Preparasi sampel Membuat larutan BFST 1 M : 1. Senyawa [Ba(CH3COO)2] 0.2553 g 2. Senyawa [Sr(CH3COO)2] 0.2056 g 3. Senyawa [Ti(C12O4H28)] 0.5660 g 4. Pendadah Fe2O3 0.047 g 5. Pelarut H3COCH2CH2OH 2 ml Membuat film tipis BFST 1 M : 1. Kocok larutan BFST selama 1 jam 2. Saring larutan sampai tak bersisa. 3. Teteskan larutan diatas substrat kemudian di spin selama 30 detik. 4. Kemudian dikeringkan selama 1 menit 5. Lakukan langkah 4 & 5 lima kali Memanaskan sampel BFST 1 M : 1. Sampel dipanaskan dengan kenaikan suhu 100oC/ jam sampai suhu annealing yang diinginkan kemudian ditahan selama delapan jam. 2. Suhu annealing yang diinginkan ada tiga yaitu 300oC, 400oC dan 500oC. Karakterisasi dengan XRD Alat XRD yang digunakan Shimadzu XRD 610. Preparasi sample XRD: 1. Disiapkan sampel yang sudah panaskan sebanyak 1 buah.. 2. Kemudian sampel dimasukan kedalam holder yang berukuran 2 x 2 cm2. 3. Holder berisi sampel dikait pada diffraktometer. 4. Pada komputer di set nama sampel, sudut awal, sudut akhir, dan kecepatan analisa. Sudut awal pada 5o dan sudut akhir pada 85o kecepatan baca di set 2o per menit
7
5.
Setelah itu di run
Karakterisasi dengan SEM Alat SEM yang digunakan SEM JEOL Preparasi sampel SEM: 1. Sampel diletakan pada plat aluminium yang memiliki dua sisi. 2. Kemudian dilapisi dengan lapisan emas setebal 48 nm. 3. Sampel yang telah dilapisi diamati menggunakan SEM dengan tegangan 22 kV dan perbesaran 20.000 kali. Karakterisasi Spektroskopi UV-Vis Alat UV-Vis yang digunakan adalah Hewlet Packard 8452 A.
Gambar 7. Diagram proses annealing
Preparasi sampel UV-Vis: 1. Sampel dimasukan kedalam kuvet. 2. Sampel berupa corning murni diletakan lurus dengan sinar. 3. Siap diukur dengan spektroskopi UV-Vis pada range panjang gelombang 190 – 820 nm.
Sumber
Celah Lensa Lensa
Celah Lensa Lensa
Koil
Detekto
Lensa akhir
Sinyal
Sampel Holder
Gambar 6. Skema SEM (__. 2002. Scanning Electron Microscope. Oxford Univ[10].
15 jam
Tann
100oC/jam To
Penelusuran literatur dan Penyususnan proposal
8
barium asetat [Ba(CH3COO)2, 99%]
strontium asetat [Sr(CH3COO) 2, 99%]
titanium isopropoksida [Ti(C12O4H28), 99,999%]
bahan pendadah Fe2O3
2metoksietanol [H3COCH2CH2 OH, 99%]
Dikocok selama 1 jam
Dipanaskan 5 menit
Disaring
spin coating pada 3000 rpm selama 30 detik diatas corning yang berukuran 15 mm x 10 mm sebanyak lima kali pengulangan
annealing pada suhu 300, 400 dan 500oC waktu 15 jam
Film tipis BFST
karakterisasi dengan XRD. UV-VIS dan SEM
Pengolahan dan analisis
Penyusunan laporan
Gambar 8. Diagram alir penelitian
9
HASIL DAN PEMBAHASAN Pembuatan Film Tipis BFST Telah dibuat film tipis Ba0.5Sr0.5TiO3 dengan metoda dengan doping Fe2O3. Chemical Solution Deposition yang dipreparasi dengan spin coating dengan kecepatan putar 3000 rpm dan variasi suhu annealing 300 oC, 400 oC dan 500 oC. Pada saat annealing penurunan suhu sampel dibiarkan tanpa tenggat waktu sampai kembali ke suhu ruangan. Hal ini dilakukan untuk mencegah terjadinya cracking pada film yang diakibatkan oleh perubahan suhu yang ekstrim. Morfologi dan mementukan Ketebalan Film dengan SEM Hasil analisa SEM untuk melihat permukaan dan penampang BFST dapat dilihat pada Gambar 9 dan 10. Pada gambar 9a terlihat penampang lapisan film yang yang tidak terlalu rata. Hal ini diakibatkan adanya penggumpalan pada saat proses spin coating Pada gambar 9b. tebal lapisan sudah seragam. Hal ini juga terlihat pada gambar 9c. Dimana terlihat jelas batas antara film tipis dan substrat Pada gambar permukaan terlihat bintik putih yang semakin terlihat jelas dengan bertambahnya suhu annealing. Bintik putih tersebut timbul dikarenakan tidak tercampurnya larutan secara merata sehingga menimbulkan gumpalan – gumpalan pengotor seperti bintik putih tersebut.
b
c
Gambar 9. Gambar penampang film tipis BFST dengan perbesaran 20.000X
a
Tabel 2. Tebal film tipis BFST terhadap suhu Tebal Film (um) Suhu (oC) 300 0.0979 400 0.4184 500 0.2500
a
b
10
terlihat bahwa koefisien absorpsi maksimum terdapat pada panjang gelombang 218 nm untuk film tipis BFST 300oC dan berturut turut pada suhu 400oC dan 500oC pada panjang gelombang 250 nm dan 248 nm.
c
Gambar 10. Gambar permukaan film tipis BFST dengan perbesaran 20.000X
100 90 80 70 60 50 40 30 20 10 0 180
dan 3.50E+07 3.00E+07 2.50E+07 -1 α (m )
Transmitance
Menentukan Nilai Transmitansi Koefisien Absorpsi Dengan UV-Vis
Menentukan Celah Eergi Optik (Eg) Dari gambar 13 terlihat bahwa untuk menghitung besar energi celah optik film tipis dapat digunakan hubungan Tauc-Plot. Gambar 14 menunjukan αhv sebagai fungsi dari hv pada film tipis BFST. Seperti yang diharapkan dari persamaan (10), nilai Eg dapat diperoleh dengan mengekstrapolasi grafik pada gambar 14.
(a)
2.00E+07
(b) 1.50E+07
(a)
(c)
1.00E+07
(b)
5.00E+06
(c)
0.00E+00 0
1
2
3
4
5
6
7
E (hv) 280
380
480
580
680
780
880
Wavelength (nm)
Gambar 11. Pengukuran transmitansi sebagai fungsi dari panjang gelombang. (a) film tipis BFST 300oC, (b) film tipis BFST 400oC, (c) film tipis BFST 500oC
Gambar 13. Pengukuran koefisien absorpsi sebagai fungsi dari energi. (a) film tipis BFST 300oC, (b) film tipis BFST 400oC, (c) film tipis BFST 500oC . 14000
3.00E+07
-1
α (m )
2.50E+07 (a)
2.00E+07
(b)
1.50E+07
(α hv) 1/ 2 (eV /m ) 1 /2 .
12000 3.50E+07
(c)
10000 8000 6000 4000 2000
1.00E+07
0
5.00E+06
0
0.00E+00 0
200
400
600
800
1
2
3
4
5
6
7
energi (eV)
1000
lambda (nm)
Gambar 12. Pengukuran koefisien absorpsi sebagai fungsi dari panjang gelombang. . (a) film tipis BFST 300oC, (b) film tipis BFST 400oC, (c) film tipis BFST 500oC
Gambar 14. Grafik akar koefisien absorpsi energi sebagai fungsi energi film BFST 300oC 12000
Pengukuran transmitansi dan koefisien absorpsi dengan menggunakan UV-Vis dapat dilihat pada gambar 11 dan gambar 12. Pada film 300 oC terlihat bahwa transmitansi meningkat tajam pada panjang gelombang 304 nm – 352 nm. Sedang kan pada suhu 400 oC dan 500 oC berturut-turut 302 nm – 344 nm dan 302 nm – 354 nm. Koefisien absorpsi sebagai fungsi dari panjang gelombang dari film tipis BFST diplot pada gambar 12. Dari gambar 12
(αhv)1/2 (eV/m) 1/2
10000 8000 6000 4000 2000 0 0
1
2
3
4
5
6
7
energi (eV)
Gambar 15. Grafik akar koefisien absorpsi energi sebagai fungsi energi film BFST 400oC
11
8000 6000 4000 2000 0 0
1
2
3
4
5
6
7
energi (eV)
Gambar 16. Grafik akar koefisien absorpsi energi sebagai fungsi energi film BFST 500oC Dari hasil ekstrapolasi grafik pada gambar 14 diperoleh nilai Eg 3.11 eV untuk BFST dengan suhu annealing 300oC, Eg 3.51 eV untuk BFST dengan suhu annealing 400oC dan 3.46 eV untuk BFST dengan suhu annealing 500oC. Dari data diatas terlihat bahwa nilai Eg film BFST untuk suhu 400oC paling besar . Hal ini dikarenakan oleh perbedaan ketebalan yang dimiliki oleh setiap sampel, film BFST pada suhu 400oC memiliki Eg yang lebih tinggi dari sampel yang lain. Sehingga secara fisis menunjukan untuk film BFST dengan suhu 400oC diperlukan energi yang lebih besar pada elektron untuk tereksitasi dari pita valensi ke pita konduksi. Dari tabel 2 terlihat bahwa ketebalan film bervariasi, hal ini disebabkan oleh beberapa faktor. Pertama faktor suhu substrat, proses terjadinya film tipis disebabkan atom berdifusi disekitar substrat yang dipengaruhi temperatur substrat. Ketika suhu substrat mencapai suhu optimum, atom yang terbentuk dapat loncat atau pindah kesamping yang meningkatkan laju penumbuhan film. Sedangkan ketika suhu substrat melewati suhu optimumnya, atom yang terbentuk dapat loncat keluar permukaan (evaporasi) yang menyebabkan laju penumbuhan film menurun [5]. Kedua, metode Chemical Solution Desposition (CSD) bergantung pada keterampilan penetesan larutan diatas spin coating, sehingga ketebalan film yang dihasilkan pun akan berbeda. Hal lain yang juga mempengarui ketebalan film adalah ketika pemanasan sampel. Ketiga, Dari hasil percobaan yang dilakukan, ada beberapa bagian dari film yang menjadi kering dan lepas dari substrat sehingga mengurangi ketebalan awal film Analisis Struktur Kristal Dengan XRD Dari hasil analisis pada suhu 300oC film tipis BFST masih bersifat amorf, hal ini dapat
250 200 I (intensitas)
10000
150 100 50 0 0
20
40
60
80
100
Sudut 2 θ/o
Gambar 17. Pola difraksi film BFST pada suhu annealing 300oC 300 250 I (intensitas)
(α hv)1/2 (eV/m ) 1/2
12000
200 150 100 50 0 0
20
40
60
80
100
Sudut 2θ / o
Gambar 18. Pola difraksi film BFST pada suhu annealing 400oC 300 250 I (intensitas)
14000
dilihat pada gambar 17. Pada Suhu 400oC dan 500oC film tipis BFST juga masih bersifat amorf. Hal ini terlihat dengan tidak munculnya puncak untuk film tipis BFST. Hal lain yang berpengaruh pada penumbuhan kristal pada film tipis BFST adalah pemanasan tidak dilakukan pada suhu optimum terbentuknya kristal pada BFST yaitu 600oC – 800oC. Gambar 20 merupakan pola difraksi film tipis BST pada suhu 650 oC, 700 oC, 750 oC dan 800 oC. Pada daerah suhu tersebut terlihat bahwa film tipis BST sudah menunjukan struktur kristal.
200 150 100 50 0 0
20
40
60
80
100
Sudut 2θ/o
Gambar 19. Pola difraksi film BFST pada suhu annealing 500oC
12
Gambar 20. Pola XRD film BST pada suhu 650 oC, 700 oC, 750 oC dan 800 oC (wu, et. Al. 2004)
SIMPULAN DAN SARAN Simpulan Telah dilakukan pembuatan fim tipis Ba0.5Sr0.5TiO3 yang didoping Fe2O3 dengan konsentrasi larutan 1 M yang diannealing selama 15 jam dengan variasi suhu 300 oC, 400 oC dan 500 oC. Dari hasil XRD terlihat bahwa semua sampel tidak menunjukan adanya pembentukan kristal. Hal ini disebabkan pemanasan sampel tidak dilakukan pada suhu optimum dimana film akan menunjukan pembentukan kristal. Untuk pengukuran Eg diperoleh hasil berturut – turut untuk suhu 300 oC, 400 oC dan 500 oC adalah 3.11 eV, 3.51 eV dan 3.46 eV. Dari grafik hubungan Eg(eV) vs T (oC) terlihat hasil bahwa celah energi optik berubah ketika temperatur meningkat Saran Bagi yang akan melanjutkan penelitian ini diharapkan untuk menggunakan substrat yang lebih tahan terhadap suhu tinggi karena diharapkan film akan membentuk struktur kristalin serta dapat memvariasikan kadar doping yang ditambahkan sehingga dapat melihat besar perubahan celah energi optik yang terbentuk. Selain tu dapat juga menambah jumlah untuk divariasikan terhadap suhu.
DAFTAR PUSTAKA [1] Aparna, M T. Bhimasankaram, S.V. Suryanarayana, G. Prasad, G.S. Kumar. 2001. Effect of Lantanum Doping on
Electrikal and Electromechanical Properties of Ba1-xLaxTiO3. Bull Mater Sci, Vol 24, No, 5 Page 497-504. [2] Cole, M. W., R. G. Geyer. 2004. Novel Tunable Acceptor Doped BST Thin Film for High QualityMicrowaves Device. Revista Mexicana de Fisica Vol 50(3) Page 232-238. [3] Craciun, V.J. M. Howard., E.S. Lambers, R. K. Singh. 2000. Low Temperature growth of Barium Strontium Titanate Films by Ultraviolet Assisted Pulsed Laser Depoasition. Mat. Res. Soc. Symp. Vol 617. Materials Reserch Society. [4] Giridharan, N. V., et al. 2001. Structural, morphological and Electrical Studies on Barium Strontium Titanate Thin Film Prepared by Sol-Gel Technique. Crystal Research Technology Vol 36(1) Page 65-72. [5] Irzaman. 2005. Studi Lapisan Tipis Pyroelektik PbZr0.52Ti0.48O3 (PZT) yang Didadah Tantalum dan Penerapanya Sebagai Detektor Inframerah [Disertasi]. [6] Kotecki et al,. 1999. ( BaSr)TiO3 Dielectric fo r Future Stacked-Capasitor DRAM. IBM journal of Reserch and Development. Volume 43. No 3. [7] Lide, David R. 1962. Handbook of Chemistry and Physics 71st Edition. Chemichal Rubber Publishing Company. USA [8] Supriyatman. 2004. Uji Sifat Listrik Struktur Kapasitor Film Tipis Bahan PbZrxTi1-xO3 Doping In2O3 [Skripsi]. Bogor: Institut Pertanian Bogor [9] __.2005. Introduction to X-ray Diffraction. Materials Research Laboratory. University of California http://www.mrl.ucsb.edu/mrl/index.html [25 Februari 2005] [10] __. 2002. Scanning Electron Microscope. Oxford Univ. http://www.unl.edu/CMRAcfem/semoptic .htm [20 Desember 2005] [11] Adem, Umut. 2003. Preparation of BST Thin Film By Chemical Solution Desposition And Their Electrical Characterization. The Middle East Technical University. [21 Mei 2005] [12] Cari, A. Supriyanto, Suparmi, J.D Malago, Irzaman, T. Sumardi, M. Hikam, I. Usman, A. Sapu. 2004. Optical Properties of Gallium Oxide and Tantalum Oxide Doped BaTio3 Thin Films. Prosiding Pertemuna Ilmiah Ilmu Pengetahuan dan Teknologi Bahan 2004.
13
[13] J.D Malago, Syamsu, A. Supriyanto, F.S. Arsyad, W.W. Wenas, T. Winata, dan M. Barmawi. 1999. Proceeding, Industrial Electronic Seminar 1999 (IES’99). [14]Rong Wu, Piyi Du, Wenjian Weng, Gaorong Han. 2004. Preparation and Preparations and Dielectric properties of Ba0.80Sr0.20TiO3/PbO–B2O3 Thick Films. www.sciencedirect.com[ 7 Agustus 2005] [15]Ari, Chandra. 2002. Penumbuhan Lapisan ZnO dengan Metode Chemical Solution Deposition (CSD) dan Bantuan Alat Spin Coating [Skripsi] [16]Cullity. D.B. 2001. Element of X-Ray Diffraction, Third Edition, New Jersey, Prentince Hall Inc. [17]K. Karin, Roos. Arne. 2002. Optical Characterization of Nanostructure ZnO and TiO2. Journal of Optical Materials. Vol. 20 hal 35-42 [18]Hodes, Gray and Calzaferri, Gion. 2002. Chenical Solution Desposition of Silver Halide Film Advance Function Material. Vol. 8 hal. 501-505 [19]D.C. William Jr. 1997. Material Scince and Engeneering, Forth Edition, Canada, Jhon Wiley and Sons Inc. [20]M. Jahya. 1997. Penentuan Koefisien Absorpsi Optis Semikonduktor Amorf dan Mikrokristalin Silikon Karbon. Skripsi. Jurusan Fisika . Fakultas MIPA. Universitas Indonesia,
14
LAMPIRAN
15
Lampiran 1 Pola XRD film tipis BFST dengan variasi suhu
250
I (intensitas)
200 150 100 50 0 0
20
40 Sudut 2 θ /
60
80
100
80
100
o
BFST 300oC
300
I (intensitas)
250 200 150 100 50 0 0
20
40
60
Sudut 2θ /o
BFST 400oC
16
300
I (intensitas)
250 200 150 100 50 0 0
20
40
60
Sudut 2θ /
80
100
o
BFST 500oC
300
Intensitas
250 200
300
150
400 500
100 50 0 0
20
40 sudut 2θ /
60 o
Pola difraksi gabungan tiga suhu
80
100
17
Lampiran 2. Grafik transmitansi film BFST sebagai fungsi panjang gelombang dengan variasi suhu
90.0000 80.0000 Transmitance
70.0000 60.0000 50.0000 40.0000 30.0000 20.0000 10.0000 0.0000 180
280
380
480
580
680
780
880
Wavelength (nm)
Transmitance
BFST 300oC
100.0000 90.0000 80.0000 70.0000 60.0000 50.0000 40.0000 30.0000 20.0000 10.0000 0.0000 0
200
400
600
Wavelength (nm)
BFST 400oC
800
1000
transmitance
18
90 80 70 60 50 40 30 20 10 0 0
200
400
600
800
1000
lambda (nm)
Transmitance
BFST 500oC
100 90 80 70 60 50 40 30 20 10 0 180
300 400 500
280
380
480
580
680
Wavelength (nm)
Grafik gabungan tiga suhu
780
880
19
Lampiran 3. Grafik
αhv
film BFST sebagai fungsi energi (hv) dengan variasi suhu
14000 (α hv)1/ 2 (eV /m ) 1/ 2 .
12000 10000 8000 6000 4000 2000 0 0
1
2
3
4
5
6
7
energi (eV)
Film BFST 300oC
12000
(α hv)1/2 (eV/m) 1/2
10000 8000 6000 4000 2000 0 0
1
2
3
4
energi (eV)
Film BFST 400oC
5
6
7
20
14000
(α hv)1/2 (eV/m ) 1/2
12000 10000 8000 6000 4000 2000 0 0
1
2
3
4
5
6
7
energi (eV)
Film BFST 500oC
14000 (α hv)1/2 (eV/m) 1/2.
12000 10000 300
8000
400
6000
500
4000 2000 0 0
1
2
3
4
energi (eV)
Garfik gabungan tiga suhu
5
6
7
21
Lampiran 4. Morfologi permukaan film BFST dengan variasi suhu
Film BFST 300oC
Film BFST 400oC
Film BFST 500oC
22
Lampiran 5. Morfologi penampang film BFST dengan variasi suhu
Film BFST 300oC
Film BFST 400oC
Film BFST 500oC
23
