SINTESIS, ENERGI GAP DAN ANALISIS STRUKTUR KRISTAL FILM FERROELEKTRIK LiTaO3 DIATAS SUBSTRAT SILIKON LA ISA

SINTESIS, ENERGI GAP DAN ANALISIS STRUKTUR KRISTAL FILM FERROELEKTRIK LiTaO3 DIATAS SUBSTRAT SILIKON

LA ISA

SEKOLAH PASCASARJANA INSTITUT PERTANIAN BOGOR BOGOR 2015

PERNYATAAN MENGENAI TESIS DAN SUMBER INFORMASI SERTA PELIMPAHAN HAK CIPTA Dengan ini saya menyatakan bahwa tesis berjudul Sintesis, Energi Gap, dan Analisis Struktur Kristal Film Ferroelektrik LiTaO3 diatas Substrat Silikon adalah benar karya saya dengan arahan dari komisi pembimbing dan belum diajukan dalam bentuk apapun kepada perguruan tinggi manapun. Sumber informasi yang berasal atau dikutip dari karya yang diterbitkan maupun tidak diterbitkan dari penulis lain telah disebutkan dalam teks dan dicantumkan dalam Daftar Pustaka di bagian akhir tesis ini. Dengan ini saya melimpahkan hak cipta dari karya tulis saya kepada Institut Pertanian Bogor.

Bogor, September 2015 La Isa NIM G751130111

RINGKASAN LA ISA. Sintesis, Energi Gap dan Analisis Struktur Kristal Film Ferroelektrik LiTaO3 diatas Substrat Silikon. Dibimbing oleh IRZAMAN dan IRMANSYAH. Film tipis merupakan material yang memberikan harapan baru dalam pengembangan devais sel surya agar memenuhi persyaratan, diantaranya biaya rendah dan stabilitas material yang baik. Pembuatan lapisan tipis sudah banyak dikembangkan dengan menggunakan metode tertentu. Litium Tantalat merupakan bahan yang memiliki konstanta dielektrik yang tinggi, serta kapasitas penyimpanan muatan yang tinggi (high charge storage capacity). Tujuan dari penelitian ini adalah membuat film tipis LiTaO3 pada substrat Si tipe-p (100) dan tipe-n (111), menentukan ketebalan lapisan tipis serta melakukan uji sifat optik, dan struktur kristal dari film tipis LiTaO3 yang dibuat pada suhu annealing 600 °C, 650 °C, 700 °C, 750°C, dan 800 °C selama 8 jam dengan karakterisasi XRD (X-ray diffraction) dan spektroskopi UV-Vis. Pada penelitian ini ketebalan film tipis litium tantalat (LiTaO3) dihitung dengan metode volumetrik pada substrat silikon (100) tipe-p adalah 2.37526 µm dan substrat silikon tipe-n adalah 1.952 µm pada suhu 700 oC. Berdasarkan analisis UV-Vis film tipis litium tantalat (LiTaO3) yang ditumbuhkan pada substrat silikon (100) tipe-p diketahui bahwa LiTaO3 dapat diaplikasikan pada sensor infra red (IR) karena selain memiliki serapan pada cahaya tampak, juga terjadi serapan pada panjang gelombang infra red (IR). Energy bandgap film tipis litium tantalat silikat (LiTaO3) pada substrat silikon (100) tipe-p 2.94 eV pada suhu 650 oC dan energi bandgap pada substrat silikon (111) tipe-n 3.06 eV. Analisis struktur kristal pada film tipis litium tantalat (LiTaO3) diperoleh struktur kristal heksagonal dan film tipis litium tantatalat silikat (LiTaSiO5) pada diperoleh struktur kristal monoklinik. Kata kunci: Energi bandgap, film tipis litium tantalat, sifat optik, struktur kristal

SUMMARY LA ISA. Synthesis, Energy Gap and Analysis of Film Ferroelectric LiTaO3 Crystal Structure on Silicon Substrates. Supervised by IRZAMAN and IRMANSYAH . Thin film is a material that gives new hope devais in the development of solar cells in order fulfil the requirements, including low cost and good material stability. Making the thin layer has been developed using a particular method. Tantalat lithium is a material that has a high dielectric constant and high charge storage capacity. The purpose of this research is to synthesis a thin film LiTaO3 Si substrate p-type (100) and n-type (111), to determined the film thickness as well as to test the optical properties and crystal structure of the thin film LiTaO3 made at the annealing temperature of 600 °C, 650 °C, 700 °C, 750 °C and 800 oC for 8 hours with the characterization of XRD (X-ray diffraction) and UV - Vis spectroscopy. In this study, the thickness of the thin film lithium tantalat (LiTaO3) calculated by the volumetric method on a silicon substrate (100) p-type is 2.37526 μm and n-type silicon substrate is 1,952 μm at a temperature of 700 oC. Based on the analysis of UV-Vis thin film lithium tantalat (LiTaO3) grown on a silicon substrate (100) p-type note that LiTaO3 can be applied to the sensor infra red (IR) because in addition to having absorption in visible light, also occurs absorption at a wavelength infra red (IR). Energy bandgap thin-film lithium silicate tantalat (LiTaO3) on a silicon substrate (100) p-type is 2.94 eV at a temperature of 650 oC and energy bandgap on a silicon substrate (111) n-type 3.06 eV. Analysis of the crystal structure of the thin film lithium tantalat (LiTaO3) is obtained and the hexagonal crystal structure of thin film lithium silicate tantatalat (LiTaSiO5) in monoclinic crystal structure is obtained . Key words: energy bandgap, crystal structure, optical properties, thin film lithium tantalat

© Hak Cipta Milik IPB, Tahun 2015 Hak Cipta Dilindungi Undang-Undang

Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan atau menyebutkan sumbernya. Pengutipan hanya untuk kepentingan pendidikan, penelitian, penulisan karya ilmiah, penyusunan laporan, penulisan kritik, atau tinjauan, suatu masalah; dan pengutipan tersebut tidak merugikan kepentingan IPB Dilarang mengumumkan dan memperbanyak sebagian atau seluruh karya tulis ini dalam bentuk apa pun tanpa izin IPB

SINTESIS, ENERGI GAP DAN ANALISIS STRUKTUR KRISTAL FILM FERROELEKTRIK LiTaO3 DIATAS SUBSTRAT SILIKON

LA ISA

Tesis Sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar Magister Sains pada Program Studi Biofisika

SEKOLAH PASCASARJANA INSTITUT PERTANIAN BOGOR BOGOR 2015

Penguji Luar Komisi pada Ujian Tesis : Dr Mersi Kurniati, SSi, MSi

Judul Tesis Nama NIM

: Sintesis, Energi Gap dan Analisis Struktur Kristal Film Ferroelektrik LiTaO3 diatas Substrat Silikon : La Isa : G751130111

Disetujui oleh Komisi Pembimbing

Dr Ir Irzaman, MSi Ketua

Dr Ir Irmansyah, MSi Anggota

Diketahui oleh

Ketua Program Studi Biofisika

Dekan Sekolah Pascasarjana

Dr Mersi Kurniati, SSi, MSi

Dr Ir Dahrul Syah, MScAgr

Tanggal Ujian: 31 Agustus 2015

Tanggal Lulus:

PRAKATA Alhamdulillahirabbi’alamin. Puji syukur penulis panjatkan kehadirat Allah SWT atas segala rahmat dan karuniaNya sehingga karya ilmiah dengan judul Sintesis, Energi Gap, dan Analisis Struktur Kristal Film Ferroelektrik LiTaO3 diatas Substrat Silikon telah selesai dilakukan. Penulis sangat berterima kasih kepada semua pihak yang telah membantu dan mendukung dalam penyelesaian karya ilmiah ini terutama kepada Bapak Irzaman dan Irmansyah selaku pembimbing atas semua saran, ide, nasihat, serta motivasi kepada penulis. Tidak lupa terimakasih kepada BPPDN Dikti yang telah memberikan dukungan materi kepada penulis selama dua tahun masa studi. Ungkapan terima kasih yang tiada tara disampaikan kepada Ayah, Ibu, keluarga dan calon istriku tercinta Sukmawati atas segala dukungan, motivasi, perhatian, cinta dan kasih sayang serta doa yang tentunya takkan bisa penulis balas dengan sesuatu apapun sehingga penulis mampu menyelesaikan studi dengan tepat waktu. Ucapan terima kasih juga kepada teman-teman biofisika angkatan 50 dan pak Jun yang telah banyak membantu secara teknis maupun non teknis. Akhir kata, semoga karya ilmiah ini bermanfaat dan tentunya penulis sangat mengharapkan segala macam masukan, kritik, dan saran yang membangun.

Bogor, September 2015 La Isa

DAFTAR ISI DAFTAR TABEL DAFTAR GAMBAR DAFTAR LAMPIRAN

xi xi xii

1

PENDAHULUAN Latar Belakang Tujuan Peneltian Manfaat Penelitian Ruang Lingkup Penelitian

1 1 2 2 2

2

TELAAH PUSTAKA Substrat Silikon (Si) Litium Tantalat (LiTaO3) Proses Annealing X-ray Difraction (XRD) Spektrofotometer UV-Vis

3 3 4 4 5 6

3

METODE PENELITIAN Waktu dan Tempat Penelitian Alat dan Bahan Prosedur Penelitian Pembuatan Film Karakterisasi Film Tipis

7 7 7 7 7 9

4

HASIL DAN PEMBAHASAN Sintesa dan Perhitungan Ketebalan Film Tipis LiTaO3 Analisis Sifat Optik Film Tipis LiTaO3 Penentuan Energi Band Gap dengan Metode Tauc plot Analisis Struktur Kristal

11 11 12 14 17

5

KESIMPULAN DAN SARAN Simpulan Saran

22 22 22

DAFTAR PUSTAKA LAMPIRAN RIWAYAT HIDUP

23 25 54

DAFTAR TABEL 1 2

Perhitungan ketebalan film tipis LiTaO3 diatas substrat silikon Parameter kisi film tipis LiTaO3 berstruktur heksagonal pada substrat silikon (100) tipe-p

11 20

3

Parameter kisi film tipis LiTaO3 berstruktur heksagonal pada substrat silikon (111) tipe-n

20

4

Parameter kisi film tipis LiTaSiO5 berstruktur monoklinik pada substrat silikon (100) tipe-p

20

5

Parameter kisi film tipis LiTaSiO5 berstruktur monoklinik pada silikon (111) tipe-n

20

DAFTAR GAMBAR 2.1 Susunan atom pada kristal semikonduktor silikon intrinsic 2.2 Diagram X-Ray Difraktometer (Callister dan Rethwisch, 2009)

3 5

2.3 Difraksi bidang sinar-X (Callister dan Rethwisch, 2009)

6

3.1 Grafik suhu vs waktu pada proses annealing

8

3.2 Diagram Penelitian

10

4.1 Hubungan absorbansi dan panjang gelombang film LiTaO3 pada substrat silikon (100) tipe-p

12

4.2 Hubungan absorbansi dan panjang gelombang film LiTaO3 pada substrat silikon (111) tipe-n 4.3 Energi band gap film LiTaO3 dan LiTaSiO5 pada substrat silikon (100) tipe-p 4.4 Energi band gap film LiTaO3 dan LiTaSiO5 pada substrat silikon (111) tipe-n 4.5 Pola XRD pada dua film tipis LiTaO3 yang ditumbuhkan pada silikon (100) dengan suhu annealing 600 oC selama 3 jam 4.6 Pola XRD film LiTaO3 pada silikon tipe-p setelah proses annealing pada suhu 650 oC dan 750 oC selama 8 jam annealing 4.7 Pola XRD film LiTaO3 pada silikon tipe-p setelah proses pada suhu 750 oC dan 800 oC selama 8 jam

13 15 16 18 18 19

DAFTAR LAMPIRAN 1 Perhitungan parameter kisi LiTaO3 pada silikon tipe-p setelah proses annealing 650 oC, 8 jam dengan struktur heksagonal 2 Perhitungan parameter kisi LiTaO3pada silikon tipe-p setelah prosesannealing 750 oC, 8 jam dengan struktur heksagonal 3 Perhitungan parameter kisi LiTaO3 pada silikon tipe-n setelah proses annealing 750 oC, 8 jam dengan struktur heksagonal 4 Perhitungan parameter kisi LiTaO3 pada silikon tipe-n setelah proses annealing 800oC, 8 jam dengan struktur heksagonal 5 Perhitungan parameter kisi LiTaSiO5 pada silikon tipe-p setelah proses annealing 650 oC, 8 jam dengan struktur monoklinik 6 Perhitungan parameter kisi LiTaSiO5 pada silikon tipe-p setelah proses annealing 750 oC, 8 jam dengan struktur monokllinik 7 Perhitungan parameter kisi LiTaSiO5 pada silikon tipe-n setelah proses annealing 750 oC, 8 jam dengan struktur monoklinik 8 Perhitungan parameter kisi LiTaSiO5 pada silikon tipe-n setelah proses annealing 800 oC, 8 jam dengan struktur monoklinik

25 29 32 35 38 42 46 50

1 PENDAHULUAN

Latar Belakang Seiring dengan perkembangan zaman, ilmu pengetahuan dan teknologi semakin berkembang. Salah satu ilmu untuk mengembangkan dunia teknologi adalah ilmu fisika diantaranya fisika material. Fisika material mengkaji sifat-sifat dan struktur material. Sifat suatu material ferroelectric dimanfaatkan untuk kebutuhan perangkat elektronika. Peranan bahan ferroelectric LiTaO3 sangat menarik untuk diteliti karena dalam penerapannya dapat digunakan sebagai sel surya. LiTaO3 merupakan objek yang diteliti secara intensif selama beberapa tahun terakhir karena memiliki sifat yang unik. LiTaO3 bersifat ferroelectric pada suhu kamar. Dari beberapa hasil kajian, LiTaO3 merupakan material optik, optoelectric serta piezoelectric yang penting karena bahan LiTaO3 memiliki kemampuan untuk merubah fase dari ferroelectric menjadi paraelectric. LiTaO3 memiliki konstanta dielektrik yang tinggi serta kapasitas penyimpan muatan yang tinggi juga.Selain itu LiTaO3 merupakan kristal non-hygroskopis yang tidak mudah rusak sifat optiknya, sifat ini yang menjadikan bahan LiTaO3 unggul dari bahan lainnya. Film tipis merupakan material yang memberikan harapan baru dalam pengembangan devais sel surya agar memenuhi persyaratan, diantaranya biaya rendah dan stabilitas material yang baik. Pembuatan lapisan tipis sudah banyak dikembangkan dengan menggunakan metode tertentu (Irzaman, 2010). Pembuatan film tipis LiTaO3 diharapkan bisa menjadi devais sel surya. Sifat yang diuji dari film tipis tersebut adalah sifat listrik dan optik. Pengujian sifat listrik dilihat dari kurva hubungan tegangan arus dan konduktivitas listrik. Sedangkan untuk sifat optic dapat dilihat dari sifat absorpsi.Material yang digunakan dalam pembuatan lapisan tipis ini adalah LiTaO3. Litium Tantalat merupakan bahan yang memiliki konstanta dielektrik yang tinggi, serta kapasitas penyimpanan muatan yang tinggi (high charge storage capacity). Pembuatan LiTaO3 menggunakan peralatan yang cukup sederhana, biaya murah, dan dilakukan dalam waktu yang relatif singkat. Penelitian lapisan tipis LiTaO3 yang dilakukan adalah untuk melihat sifatnya melalui kurva hubungan tegangan dan arus atau I-V, sifat konduktivitas listriknya (Amiruddin, 2005). Berikut ini merupakan persamaan reaksi untuk LiTaO3 2LiO2CH3 + Ta2O5 + 2O2 2LiTaO3 + 3H2O + 2CO2 Litium Tantalat (LiTaO3) dapat dibuat menjadi sebuah semikonduktor dengan menambahkan bahan pendadah tertentu. Pendadahan ion-ion trivalen pada bahan ferroelektrik bersifat menyerupai semikonduktor tipe-n. Substitusi ion trivalen menghasilkan level donor yang dangkal dan menyebabkan elektron dapat tereksitasi menuju pita konduksi (Indro, 2010).

2

Tujuan Penelitian Tujuan dari penelitian ini adalah membuat film tipis LiTaO3 pada substrat Si tipe-p (100) dan tipe-n (111), mengetahui ketebalan lapisan tipis serta melakukan uji sifat optik, dan struktur kristal dari film tipis LiTaO3 yang dibuat pada suhu annealing 600 °C, 650 °C, 700 °C, 750°C, dan 800 °C selama 8 jam dengan karakterisasi XRD (X-ray diffraction) dan spektroskopi UV-Vis. Manfaat Penelitian Penelitian ini diharapkan dapat memberi informasi pada masyarakat dan para peneliti tentang struktur kristal, sifat optik, dan adsorbansi film tipis LiTaO3 untuk aplikasi sensor Infra Red yang berbasis Litium Tantalat.

Ruang Lingkup Penelitian Dalam penelitian yang dilakukan, film tipis LiTaO3 dibuat dengan metode chemical solution deposition (CSD) dengan variasi suhu annealing (600°C, 650 °C, 700 °C, 750 °C, dan 800 °C) selama 8 jam. Film tipis LiTaO3 yang telah dibuat kemudian dikarakterisasi sifat optiknya dan struktur kristalnya.

2 TELAAH PUSTAKA

Substrat Silikon (Si) Silikon adalah suatu unsur kimia yang memiliki lambang Si dan nomor atom 14. Si merupakan unsur terbanyak kedua di bumi dan unsur dari golongan IV A dalam sistem periodik unsur-unsur. Sebagian besar unsur bebas Si tidak ditemukan di alam. Oleh karena itu Si dihasilkan dengan mereduksi kuarsa dan pasir dengan karbon yang berkualitas tinggi. Silikon untuk penggunaan semikonduktor dimurnikan lebih lanjut dengan metode pelelehan berzona kristal czochralski. Kristal Si ini memiliki kilap logam dan mengkristal dengan struktur intan. Atom Silikon memiliki 10 elektron yang terikat kuat kepada inti atom, dan 4 elektron valensi, maka ia dikenal dengan istilah atom tetravalen. Dimana ikatannya kepada inti atom tidak kuat dan mudah lepas dengan sedikit energi tertentu. Untuk menjadi stabil secara kimiawi, sebuah atom Silikon membutuhkan delapan elektron di lintasan valensinya. Maka, setiap atom Silikon akan bergabung dengan atom Silikon lainnya, sedemikian rupa sehingga menghasilkan delapan elektron di dalam lintasan valensinya. Ketika ini terjadi, maka Silikon akan membentuk benda padat, yang disebut kristal. Kristal semikonduktor intrinsic terdiri atas atom silikon seperti ditunjukkan pada Gambar 2.1. Tiap atom silikon mempunyai 4 buah elektron valensi. Atom silikon menempati kisi-kisi dalam kristal. Tiap atom Si terikat dengan 4 buah atom Si lain membentuk ikatan kovalen. Kristal silikon merupakan semikonduktor intrinsic, yaitu semikonduktor murni yang belum dicampur atau dikotori oleh atom lain. Pada suhu 0 oK, kristal silikon bersifat sebagai isolator karena memiliki pita konduksi yang kosong. Namun, ketika dipanaskan, elektron mendapat energi. Hal ini mengakibatkan perpindahan elektron dari pita valensi ke pita konduksi sehingga dapat bersifat sebagai konduktor (Sutrisno, 1986).

Gambar 2.1 Susunan atom pada kristal semikonduktor silikon intrinsic

4

Litium Tantalat (LiTaO3) Lithium Tantalat atau yang biasa disebut dengan LiTaO3 dapat digunakan sebagai FRAM karena memiliki kostanta dielektrik yang tinggi dan kapasitas penyimpanan muatan yang tinggi. Karakterisasi LiTaO3 dapat diaplikasikan dalam berbagai macam piranti seperti dalam pembuatan multi-layer capasitor (MLC), selain itu LiTaO3 dipilih karena pembuatannya dapat dilakukan di laboratorium dengan peralatan sederhana, biaya murah dan dilakukan dalam waktu yang relative singkat.. LiTaO3 merupakan campuran hasil reaksi antara Litium asetat [(LiO2C2H3), 99.9%] dan Tantalum oksida [(Ta2O5), 99.9%]. Berikut ini persamaan reaksi menghasilkan LiTaO3 : 2 LiO2C2H3 + Ta2O5 + 4O2 2 LiTaO3 + 3 H2O + 4 CO2 LiTaO3 merupakan kristal ferroelectric yang mengalami proses suhu currie tinggi sebesar (601±5.5) oC. Massa jenis LiTaO3 sebesar 7.45 g/cm3 yang digunakan untuk menghitung ketebalan film. (Irzaman, 2003) Litium tantalat (LiTaO3) merupakan suatu bahan yang memiliki keunikan dari segi sifat pyroelectric dan piezoelectric yang terpadu dengan stabilitas mekanik dan kimia yang baik. Oleh karena itu LiTaO3 sering digunakan untuk beberapa aplikasi misalnya modulator electro-optical dan detektor pyroelectric. LiTaO3 merupakankristal non-hygroskopis, tidak berwarna, larut dalam air, memiliki tingkat transmisi yang tinggi dan tidak mudah rusak sifat optiknya. LiTaO3 merupakan bahan yang memiliki konstanta dielektrik yang tinggi serta kapasitas penyimpanan muatan yang tinggi (Seo, 2004). Pembuatan LiTaO3 menggunakan peralatan yang cukup sederhana, biaya murah dan dilakukan dalam waktu relatif singkat. LiTaO3 merupakan objek yang diteliti secara intensif selama beberapa tahun terakhir karena memiliki sifat yang unik. Berdasarkan penelitian, bahan LiTaO3 merupakan semikonduktor tipe-n karena konsentrasi elektron yang dimiliki oleh material LiTaO3 tersebut lebih banyak dibandingkan dengan konsentrasi hole-nya. Proses Annealing Proses annealing merupakan suatu proses pemanasan yang diberikan kepada material dengan menaikkan suhunya dalam rentang waktu yang panjang sehingga mencapai suhu rekristalisasi kemudian menurunkannya secara perlahan hingga suhu pada tungku annealing mencapai suhu ruang. Biasanya proses annealing digunakan untuk mengurangi tekanan, meningkatkan kehalusan butir, meningkatkan kehomogenan butir, meningkatkan kekerasan dan menciptakan suatu struktur mikro yang spesifik (Setiawan, 2008). Tahapan dari proses annealing ini dimulai dengan memanaskan material sampai suhu yang diinginkan, menahan pada suhu tersebut selama beberapa waktu tertentu agar

5

tercapai perubahan yang diinginkan kemudian mendinginkan material tadi dengan laju pendinginan yang cukup lambat hingga suhu kamar (Nurul, 2013). X-ray Diffraction (XRD) Spektroskopi difraksi sinar-X (X-ray difraction/XRD) merupakan salah satu metoda karakterisasi material yang paling tua dan paling sering digunakan hingga sekarang. Teknik ini digunakan untuk mengidentifikasi fasa kristalin dalam material dengan cara menentukan parameter struktur kisi serta untuk mendapatkan ukuran partikel. Diagram skematik XRD ditunjukkan pada Gambar 2.2

Gambar 2.2 Diagram X-Ray Difraktometer (Callister dan Rethwisch, 2009) Orde panjang gelombang sinar-X hampir sama dengan jarak antar atom pada kristal, maka sinar-X dapat didifraksi oleh kristal. Pola difraksi sinar-X muncul akibat hamburan atom-atom yang terletak pada bidang hkl dalam kristal dan pola intensitas difraksi mengandung informasi penting mengenai struktur kristalografi suatu bahan.Metode karakterisasi dengan XRD didasari sifat difraksi sinar-X yang dijelaskan dalam hukum Bragg. Cahaya pada panjang gelombang (λ) (Cu = 1,50546 Å) dihamburkan saat melewati kisi kristal dengan sudut datang (θ) dan jarak antar bidang (d). Metode difraksi sinar-X adalah salah satu cara untuk mempelajari keteraturan atom atau molekul dalam suatu struktur tertentu. Jika struktur atom atau molekul tertata secara teratur membentuk kisi, maka radiasi elektromagnetik pada kondisi eksperimen tertentu akan mengalami penguatan. Pengetahuan tentang kondisi eksperimen itu dapat memberikan informasi yang sangat penting tentang penataan atom atau molekul dalam suatu struktur. Sinar-X dapat terbentuk bilamana suatu logam sasaran ditembaki dengan berkas elektron berenergi tinggi.

6

Gambar 2.3 Difraksi bidang sinar-X (Callister dan Rethwisch, 2009)

Spektrofotometer UV-Vis Spektrofotometer ultraviolet merupakan alat untuk mengukur transmitansi dan absorbansi suatu sampel sebagai fungsi panjang gelombang. Spektrofotometer terdiri dari spektrometer dan fotometer. Spektrometer berfungsi untuk menghasilkan sinar dengan panjang gelombang tertentu dan fotometer berfungsi sebagai alat pengukur intensitas cahaya yang diabsorbsi. Instrumen UV-Vis terdiri dari beberapa komponen utama, seperti detektor cahaya, fotodioda, tabung fotomultiplier, analog-digital konverter, sumber cahaya, dan perangkat Interface (Zhang, 2009). Spektrofotometri ultraviolet adalah pengukuran panjang gelombang dan intensitas sinar ultraviolet yang diabsorbsi oleh sampel. Sinar ultraviolet memiliki energi yang cukup untuk mempromosikan elektron pada kulit terluar ke tingkat energi yang lebih tinggi. Spektrum ultraviolet mempunyai pita yang lebar dan hanya sedikit informasi tentang struktur yang biasa didapatkan dari spektrum ini. Konsentrasi dari analit di dalam larutan bisa ditentukan dengan mengukur serapan pada panjang gelombang tertentu dengan menggunakan hukum Lambert-Beer. Jika konsentrasi bertambah, jumlah molekul yang dilalui berkas sinar akan bertambah, sehingga serapan juga bertambah. Hukum Lambert-Beer, maka diperoleh bahwa serapan berbanding lurus dengan konsentrasi dan ketebalan bahan. A= k . c. B. Nilai tetapan (k) dalam hukum Lambert-Beer tergantung pada sistem konsentrasi yang digunakan. Bila c dalam gram perliter, tetapan tersebut disebut dengan absorptivitas (a) dan bila dalam mol perliter tetapan tersebut adalah absorbtivitas molar.

3 METODE PENELITIAN Waktu dan Tempat Penelitian ini dilakukan di Laboratorium Fisika Material Elektronik Biofisika Material Departemen Fisika, Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam, Institut Pertanian Bogor dan Laboratorium Fisika Material UGM. Penelitian dilaksanakan dari bulan September 2014 sampai dengan bulan Maret 2015. Alat dan Bahan Alat yang digunakan pada penelitian ini adalah pisau mata intan, penggaris, pinset, gelas ukur, beaker glass, Bransonic 2510, pipet volumetrik, hot plate, neraca analitik, reaktor spin coater, gunting, spatula, stop watch, tabung reaksi, pipet, selotip, doubletip, tissue, sarung tangan karet, masker serta kawat atau kabel. Bahan yang digunakan pada penelitian ini adalah bubuk Litium asetat [LiO2C2H3], bubuk Tantalum oksida [Ta2O5], pelarut 2-metoksietanol [C3H8O2], substrat Si (100) tipe-p, deionized water, aseton PA [CH3COCH3, 58.06 g/mol], metanol PA [CH3OH, 32.04 g/mol], asam florida (HF), kaca preparat, pasta perak, kawat tembaga halus, dan alumunium foil. Prosedur Penelitian Prosedur penelitian ini terdiri dari pembuatan film LiTaO3 dengan metode chemical solution deposition (CSD). Secara singkat langkah-langkah penelitian dapat ditampilkan pada diagram alir pada Gambar 3.2 Pembuatan Film Persiapan substrat Substrat yang digunakan adalah Si tipe-p (100) dan tipe-n (111) . Substrat dipotong dengan ukuran 1 cm x 1 cm berbentuk persegi menggunakan pisau mata intan. Substrat dibersihkan dengan proses pencucian yaitu substrat yang telah dipotong, direndam dalam larutan aseton PA selama 10 menit sambil digetarkan dengan ultrasonik, kemudian substrat direndam dalam deionized water selama 10 menit sambil digetarkan dengan ultrasonik, selanjutnya substrat direndam dalam metanol PA selama 10 menit sambil digetarkan dengan ultrasonik, substrat diangkat kemudian rendam dalam deionized water, tahap terakhir substrat direndam dalam deionized water selama 10 menit sambil digetarkan dengan ultrasonik. Setelah selesai semua tahap pencucian, substrat dikeringkan di permukaan hot plate pada suhu 100 oC selama 1 jam. Pembuatan Larutan Film tipis LiTaO3 yang ditumbuhi diatas substrat silikopn tipe-p dengan metode CSD dibuat dengan menggunakan Litium asetat [(LiO2C2H3) 99.9%] +

8

bubuk Tantalum oksida [(Ta2O5) 99.9%] setelah bahan-bahan dicapur lalu dikocok beberapa menit kemudian dilakukan penyaringan agar diperoleh larutan yang bersifat homogen sebagai pelarut. Seluruh bahan tersebut dicampur dengan pengaduk ultrasonik dengan model Branson 2210 selama 90 menit. Penumbuhan film Penumbuhan film menggunakan metode CSD di permukaan reaktor spin coater. Metode CSD merupakan pembuatan film dengan cara pendeposisian larutan bahan kimia di permukaan substrat, kemudian dipreparasi dengan spin coater pada kecepatan 3000 rpm. Langkah penumbuhan film sebagai berikut : substrat yang telah dibersihkan, diletakkan di permukaan piringan reaktor spin coater kemudian 1/3 bagiannya ditutup menggunakan selotip. Bagian 2/3 substrat ditetesi larutan LiTaO3 sebanyak satu tetes, 3 kali ulangan. Reaktor spin coater diatur pada kecepatan 3000 rpm selama 30 detik setiap penetesan larutan LiTaO3.

Gambar 3.1 Grafik suhu vs waktu pada proses annealing Perhitungan ketebalan film LiTaO3 Setelah proses annealing film LiTaO3 dihitung ketebalannya dengan metode volumetrik. Substrat Si yang telah dicuci kemudian ditimbang sebagai massa awal (m1). Substrat Si yang telah ditumbuhkan film LiTaO3 di permukaannya setelah proses annealing kemudian ditimbang sebagai massa akhir (m2). Luas film LiTaO3 di permukaan silikon diukur menggunakan penggaris besi 30 cm. Perhitungan ketebalan film dari metode ini menggunakan rumus :

d= Keterangan : d adalah ketebalan film (cm), m1 adalah massa substrat sebelum ditumbuhkan film (g), m2 adalah massa substrat setelah annealing dan terdapat film dipermukaannya (g), A adalah luas permukaan film yang terdeposisi pada permukaan substrat (cm2) dan adalah massa jenis film yang terdeposisi pada permukaan substrat (g/cm3) (Setiawan, 2008).

9

Karakterisasi Film Tipis Karakterisasi UV-Vis Metode spektrofotometri UV-Vis ini digunakan untuk memberikan informasi adanya sistem (gugus atom) dari senyawa organik yang menyebabkan terjadinya serapan radiasi dalam daerah UV-Vis dan mengukur jumlah ikatan rangkap atau konjugasi aromatik dalam suatu molekul Karakterisasi XRD Karakterisasi XRD merupakan metode untuk mengidentifikasi struktur kristal film LiTaSiO5. Karakterisasi XRD menggunakan shimadzu XRD-7000 Cu (1.5406 Å). Data hasil karakterisasi XRD digunakan untuk mengidentifikasi struktur kristal yang terbentuk dan menghitung parameter kisi. Puncak-puncak yang diperoleh dari data pengukuran kemudian dicocokkan dengan standar difraksi sinar-X untuk semua jenis material. Sifat-sifat material film LiTaSiO5 dapat ditentukan jika telah diketahui struktur kristalnya.

10

Gambar 3.2 Diagram penelitian

4 HASIL DAN PEMBAHASAN Sintesa dan Perhitungan Ketebalan Film LiTaO3 Pembuatan film LiTaO3 diawali dengan persiapan substrat Si (100) tipe-p dan Si (111) tipe-n yang dipotong-potong berbentuk persegi dengan dimensi 1 cm x 1 cm. Kemudian substrat Si dicuci dengan aquabides. Bahan pembuatan film LiTaO3 adalah litium asetat (LiO2C2H3) ditambah tantalum oksida (Ta2O5). Komposisi massa masing-masing bahan ditentukan berdasarkan perhitungan stoikiometri masing-masing bahan. Bahan-bahan tersebut direaksikan dalam tabung reaksi dengan menambahkan pelarut 2-metoksietanol sebanyak 2,5 ml. Film LiTaO3 ditumbuhkan pada 2/3 permukaan substrat Si (100) tipe-p dan Si (111) menggunakan metode CSD dengan teknik spin coating. Reaktor spin coater diatur pada kecepatan 3000 rpm selama 30 detik setiap penetesan larutan LiTaO3. Film LiTaO3 ditumbuhkan di atas permukaan substrat Silikon tipe-p dan tipe-n, kemudian dilakukan proses annealing dengan variasi suhu yang digunakan adalah 600 oC, 650 oC, 700 oC, 750 oC dan 800 oC. Film LiTaO3 setelah proses annealing dihitung ketebalannya dengan metode volumetrik. Hasil perhitungan ketebalan dapat dilihat pada Tabel 1. Tabel 1 Perhitumgam ketebalan film LiTaO3 diatas substrat silikon Silikon Suhu (oC) m1 (gr) m2 (gr) Ketebalan (μm) 600 0.1291 0.1299 1.78971 650 0.1265 0.1271 1.34228 Tipe-n 700 0.1301 0.1304 1.95287 750 0.1251 0.1255 0.76711 800 0.1432 0.1439 1.87919 600 0.1394 0.1401 1.56612 650 0.1296 0.1301 1.11857 Tipe-p 700 0.1253 0.1256 2.37526 750 0.1587 0.1593 1.61074 800 0.1196 0.1204 2.14765 Dari hasil pengukuran ketebalan pada Tabel 1 diperoleh ketebalan yang bervariasi baik pada silikon tipe-p maupun tipe-n. Hal ini disebabkan oleh beberapa faktor. Pertama faktor suhu substrat. Proses terjadinya film disebabkan atom berdifusi di sekitar substrat yang dipengaruhi suhu substrat. Ketika suhu substrat mencapai suhu optimum, atom yang terbentuk menyebar secara merata di permukaan substrat sehingga meningkatkan laju penumbuhan film. Sedangkan ketika suhu substrat melewati suhu optimum, atom yang terbentuk dapat terlepas dari permukaan substrat (evaporasi) yang mengakibatkan laju penumbuhan film menurun. Kedua, metode CSD bergantung pada keterampilan penetesan larutan di permukaan spin coater. Ketebalan film pun

12

akan berbeda. Ketiga, dari hasil penelitian yang dilakukan, ada beberapa bagian film yang menjadi kering dan lepas dari substrat sehingga mengurangi ketebalan film. Keempat, pengendapan larutan LiTaO3 karena proses penumbuhan yang cukup lama sehingga mengakibatkan tingkat kehomogenan pada larutan LiTaO3 berkurang (Ismangil, 2015). Analisis Sifat Optik Film Tipis LiTaO3 Absorbansi merupakan sifat optik dari suatu material yang ada kaitannya dengan interaksi antara material dengan gelombang elektromagnetik seperti cahaya khususnya cahaya tampak. Spekrum transmisi menunjukkan fungsi transmisi terhadap panjang gelombang. Spektrum absorbsi menunjukkan fungsi koefisien absorbsi terhadap energi foton cahaya. Pengukuran sifat optik menggunakan gelombang elektromagnetik dari ultraviolet (cahaya tampak) sampai inframerah (Mitayani, 2013).

0,8

0,6

Absorbansi

600o C 650o C 700o C

0,4

750oC 800oC

0,2

0,0 500

600

700

800

900

Panjang gelombang (nm)

Gambar 4.1 Hubungan absorbansi dan panjang gelombang film LiTaO3 pada substrat silikon (100) tipe-p Karakterisasi sifat optik dilakukan untuk mempelajari tingkat absorbansi film LiTaO3 terhadap panjang gelombang cahaya dari 420-980 nm. Gambar 4.1 menunjukkan hubungan absorbansi dan panjang gelombang film LiTaO3 setelah proses annealing. Dari Gambar 4.1 tersebut dapat dilihat bahwa pada panjang gelombang 420 nm nilai absorbansi Film LiTaO3 setelah proses annealing dengan terjadi serapan tertinggi pada suhu 700 oC sedangkan pada panjang gelombang 960 nm serapan paling tinggi terjadi pada suhu 800 oC.

13

Secara umum nilai absorbansi untuk semua sampel menurun untuk panjang gelombang yang lebih besar. Nilai absorbansi (untuk penyerapan pada panjang gelombang yang sama) akan lebih besar pada sampel yang lebih tebal. Semakin tebal sampel, terjadi kenaikan nilai absorbansi pada semua panjang gelombang (Maddu, 2010). Hal ini dikarenakan semakin tebal sampel berarti semakin banyak lapisan yang terbentuk, sehingga semakin banyak molekul LiTaO3 yang terlibat dalam proses penyerapan cahaya. Nilai absorbansi yang tinggi menunjukkan bahwa film LiTaO3 banyak menyerap energi foton dari cahaya yang mengenainya. Besar dan kecilnya energi foton yang diserap sangat dipengaruhi oleh laju difusi dari setiap film yang dihasilkan. Adapun yang mempengaruhi laju dari difusi adalah ukuran dari atom penyusun lapisan tipis dan adanya cacat kristal pada substrat silikon.

2,0

600o C 650o C 700o C 750o C 800o C

Absorbansi

1,5

1,0

0,5

0,0 500

600

700

800

900

Panjang gelombang (nm)

Gambar 4.2 Hubungan absorbansi dan panjang gelombang film LiTaO3 pada substrat silikon (111) tipe-n Grafik absorbansi pada Gambar 4.2 menunjukan bahwa pada rentang panjang gelombang cahaya tampak yakni 420 nm terjadi penyerapan energi foton, serapan yang tertinggi terjadi pada film dengan suhu 700 oC, sedangkang pada rentang panjang gelombang infra red (IR) yaitu 700 nm -1200 nm (Endro, 2008) tidak terjadi penyerapan energi foton seperti pada substrat silikon tipe-p. Dari hasil analisis sifat optik pada Gambar 4.1 terlihat bahwa grafik hubungan absorbansi dengan panjang gelombang diketahui bahwa substrat silikon tipe-p dapat diaplikasikan pada sensor infra red (IR) karena selain memiliki serapan pada panjang gelombang cahaya tampak juga terjadi serapan pada panjang gelombang 900 nm–980 nm yang merupakan rentang panjang gelombang infra red (IR).

14

Penentuan Nilai Energi Band Gap Dengan Metode Taouc Plot Energi gap adalah energi yang diperlukan oleh elektron untuk memecahkan ikatan kovalen sehingga dapat berpindah dari pita valensi ke pita konduksi. Pada material semikonduktor, karena celah energinya sempit maka jika suhu naik, sebagian elektron di pita valensi naik ke pita konduksi dengan meninggalkan tempat kosong (hole) di pita valensi. Elektron yang telah berada di pita konduksi maupun hole di pita valensi akan bertindak sebagai pembawa muatan untuk terjadinya arus listrik. Konduktivitas listrik akan naik jika suhu dinaikkan. Interaksi anatar atom pada kristal hanya terjadi pada elektron bagian luar sehingga tingkat enrgi elektron pada orbit bagian dalam tidak berubah. Pada orbit bagian luar terdapat elektron yang sangat banyak dengan tingkat- tingkat energi yang berimpit satu sama lain. Berdasarkan asas Pauli, dalam suatu tingkat energi tidak boleh terdapat lebih dari satu elektron pada keadaan yang sama, maka apabila ada elektron yang berada pada keadaan yang sama akan terjadi pergeseran tingkat energi. Struktur pita energi pada semikonduktur hampir sama dengan struktur pita energi pada isolator. Akan tetapi celah energi antara pita valensi dan pita konduksi pada isolator relatif kecil, yaitu sekitar 1.1 eV. Pada suhu rendah, semikonduktur akan berperilaku seperti isolator, sedangkan pada suhu tinggi elektron yang berada pada pita valensi akan memperoleh energi kinetik yang mampu untuk memindahkan elektron ke pita konduksi sehingga pada pita konduksi terdapat elektron yang dapat bergerak bebas. Grafik band gap merupakan grafik hubungan antara energi foton dengan kuadrat koefisien absorbsi. Besarnya band gap film tipis LiTaO3 dapat ditentukan dengan menarik garis ekstrapolasi linier dari ujung kurva koefisien absrobsi berpotongan dengan sumbu x. Titik perpotongan tersebut menyatakan lebar band gap dari film tipis LiTaO3. Metode Tauc plot yaitu metode penentuan celah optik dengan melihat grafik linear hubungan E (eV) pada sumbu- x dan (α h υ )2 pada sumbu- y. Dengan (

) .

Energi band gap dapat ditunjukan pada Gambar 4.3 pada substrat silikon (100) tipe- p dan Gambar 4.4 pada substrat silikon (111) tipe-n berturut-turut sebagai berikut.

15

(a) (b)

(c)

(d)

(e) Gambar 4.3 Energi bandgap film LiTaO3 dan LiTaSiO5 pada substrat silikon (100) tipe-p pada suhu (a) 600 oC (b) 650 oC (c) 700 oC (d) 750 oC (e) 800 oC

16

(a) (b)

(d)

(c)

(e) Gambar 4.4 Energi bandgap film LiTaO3 dan LiTaSiO5 pada substrat silikon (111) tipe-n pada suhu (a) 600 oC (b) 650 oC (c) 700 oC (d) 750 oC (e) 800 oC

17

Pada Gambar 4.3 energi gap film LiTaO3 dan LiTaSiO5 pada substrat silikon (100) tipe-p diperoleh pada suhu 600 oC, 650 oC, 700 oC, 750 oC, dan 800 oC, Masing-masing sebesar 2.69 eV, 2.94 eV, 2.93 eV, 2.92 eV dan 2.89 eV. Energi band gap tertinggi adalah pada suhu 650 oC sebesar 2.94 eV, sedangkan pada Gambar 4.4 energi band gap film LiTaO3 dan LiTaSiO5 pada substrat silikon (111) tipe-n diperoleh masing-masing sebesar 2.73 eV, 2.90 eV, 2.93 eV, 3.02 eV dan 3.06 eV dan energi band gap tertinggi diperoleh pada suhu 800 oC yaitu 3.06 eV. Band gap atau pita terlarang adalah daerah energi yang memisahkan level energi konduksi dan valensi dari suatu material semikonduktor. Jika suatu material semikonduktor intrinsik diberi energi yang lebih besar daripada nilai band gap ini maka elektron yang terdapat pada level valensi akan mampu melewati pita terlarang untuk menuju pita konduksi. Pengetahuan tentang nilai band gap ini sangat perlu didapatkan untuk mengetahui seberapa besar energi yang diperlukan untuk mengeksitasi elektron dari pita valensi menuju pita konduksi (Wolfbauer dalam Maddu, 2010). Analisis Struktur Kristal Analisis XRD bertujuan menentukan sistem kristal. Metode difraksi sinarX dapat menerangkan parameter kisi, jenis struktur, susunan atom yang berbeda pada kristal, adanya ketidak sempurnaan pada kristal, orientasi, butir-butir dan ukuran butir (Smallman, 1991). Namun dalam penelitian ini analisis XRD digunakan hanya untuk menentukan parameter kisi dan struktur kristal. Jika suatu material dikenai sinar-X maka intensitas sinar yang ditransmisikan akan lebih rendah dari intensitas sinar datang, hal ini disebabkan adanya penyerapan oleh material dan juga penghamburan oleh atom-atom dalam material tersebut. Berkas sinar-X yang dihamburkan ada yang saling menghilangkan karena fasenya berbeda dan ada juga yang saling menguatkan karena fasenya yang sama. Berkas sinar-X yang saling menguatkan ini yang akan terbaca pada detektor sebagai puncak difraksi. Semakin banyak fase yang saling menguatkan maka intensitasnya akan semakin tinggi. Pada penelitian ini sampel yang dianalisis XRD yaitu film tipis dengan variasi suhu yang melebihi dari suhu curie silikon (610 oC) yakni pada variasi suhu 650 oC dan 750 oC pada silikon (100) tipe-p dan suhu 750 oC dan 800 oC pada silikon (111) tipe-n. Hal ini bertujuan mengidentifikasi munculnya puncak LiTaSiO5 akibat film tipis LiTaO3 telah bersenyawa dengan substrat silikon. Berdasarkan hasil identifikasi XRD LiTaO3 yang dilakukan oleh Gonzalez et al, 2003 yang ditumbuhkan pada silikon (100) dengan suhu 600 oC menunjukan bahwa belum terjadi difusi dari lapisan tipis LiTaO3 dengan substrat silikon. Hal ini dapat dilihat pada (Gambar 4.5) puncak yang terbentuk adalah puncak LiTaO3.

18

Gambar 4.5 Pola XRD pada dua film tipis LiTaO3 yang ditumbuhkan pada silikon (100) dengan suhu annealing 600 oC selama 3 jam (a) preannealing lambat (b) preannealing cepat

1000 LiTaSiO5(020)

LiTaSiO 5 (0 4 0)

(0 4 0)

Si (1 0 0)

5

LiTaSiO 5 (2 1 2)

LiTaSiO 5 (2 0 2) LiTaO 3 (1 1 6) LiTaO 3 (1 2 2)

(0 3 2)

5

LiT aSiO

LiT aSiO

LiTaO 3 (2 0 2)

400

650o C

LiTaO 3 (1 0 4) LiTaO 3 (1 1 0) LiTaSiO 5 (1 3 0)

SiO2(421)

600

LiTaO 3(012)

800

Intensitas (a.u)

750o C

200

0 0

20

40

60

80

100

Gambar 4.6 Pola XRD film LiTaO3 pada silikon tipe-p setelah proses annealing pada suhu 650 oC dan 750 oC selama 8 jam

19

Si (100)

400

LiTaSiO5 (300)

Intensitas (a.u)

500

750 oC 800 oC

LiTaSiO5 (040) LiTaSiO5 (202)

600

LiTaO3 (104) LiTaSiO5 (130)

SiO2 (421) LiTaSiO5 (020) LiTaSiO5 (121) LiTaSiO5 (212)

700

300

200

100

0 0

20

40

60

80

100

2

Gambar 4.7 Pola XRD film LiTaO3 pada silikon tipe-n setelah proses annealing pada suhu 750 oC dan 800 oC selama 8 jam Dari hasil identifikasi struktur kristal yang terbentuk dan menghitung parameter kisi (dapat dilihat pada Tabel 2, 3, 4, dan 5). Puncak-puncak yang diperoleh dari data pengukuran kemudian disesuaikan dengan standar JCPDS LiTaO3 (Astuti, 2012). Puncak yang terbentuk dari struktur kristal berupa puncak tajam karena memiliki derajat keteraturan yang tinggi, sedangkan pada amorf puncak-puncak yang dihasilkan sangat landai karena memiliki derajat keteraturan yang sangat rendah. Hasil XRD pada silikon tipe-p dengan suhu 750 oC terbentuk 13 puncak yaitu SiO2 (421), LiTaO3 (012) (104) (110) (202) (116) (122) dan puncak LiTaSiO5 (020) (212) (130) (032) (040) (202) sedangkan pada tipe-n dengan suhu 800 oC terbentuk 10 puncak yaitu SiO2 (421), LiTaO3 (104) dan puncak LiTaSiO5 (020) (121) (212) (130) (040) (202) (300) dan Si (100). Puncak LiTaSiO5 merupakan puncak dengan intensitas tertinggi hal ini disebabkan karena kualitas dari kristal itu sendiri sedangkan bentuk tajam pada puncak XRD menunjukan bahwa struktur kristal dari LiTaSiO5 memiliki derajat keteraturan yang tinggi. Kristal LiTaO3 telah ditumbuhkan dengan teknik Czochralski (proses pengkristalan dalam silider yang divakumkan) oleh Tao Yan et al, 2011 diperoleh 12 puncak LiTaO3 dengan struktur rhombohedral dalam space group R3c (JCPDS file 71-950) (a = 5,15428 Å, c = 13,78350 Å) . Begitu pun dengan film LiTaO3 setelah proses annealing pada suhu 650 oC dan 750 oC pada silikon tipe-p dan suhu 750 oC dan 800 oC pada silikon tipe-n selama 8 jam.

20

Pada penelitian ini memiliki struktur kristal heksagonal dalam space group R3c (161) (JCPDS file 29-0836) (a = 5,1530 Å, c = 13,7550 Å) (Natl, 1977). Parameter kisi film LiTaO3 dapat dilihat pada Tabel 2 dan 3. Dari hasil XRD menunjukan bahwa semakin tinggi suhu annealing semakin banyak terbentuk puncak litium tantalat silikat (LiTaSiO5), hal ini disebabkan karena adanya proses difusi pada silikon dan atom LiTaO3. Proses difusi sangat dipengaruhi oleh agitasi termal dan adanya cacat kristal pada silikon. Puncak LiTaSiO5 memiliki struktur kristal monoclinic dalam space group P21/c (14) (JCPDS file 45-0644) (a = 7,514 Å, b = 7,929 Å, c = 7,445 Å). Parameter kisi film LiTaSiO5 dapat dilihat pada Tabel 4 dan 5. Tabel 2 Parameter kisi film LiTaO3 berstruktur heksagonal pada substrat silikon (100) tipe-p Parameter

Suhu annealing

Data

Kisi (Å)

650 (oC)

750 (oC)

JCPDS

a=b

5, 23618

5,05079

5,153

c

14,05111

13,47786

13,755

Tabel 3 Parameter kisi film LiTaO3 berstruktur heksagonal pada substrat silikon (111) tipe-n Parameter

Suhu annealing o

Data o

Kisi (Å)

750 ( C)

800 ( C)

JCPDS

a=b

5, 118165

5,134494

5,153

c

14,03049

13,73437

13,755

Tabel 4 Parameter kisi film LiTaO3 berstruktur monoklinik pada substrat silikon (100) tipe-p Parameter

Suhu annealing

Data

kisi

650 (oC)

750 (oC)

JCPDS

a (Å)

10,2967

8,109265709

7,514

b (Å)

9,42034

8,653728571

7,929

c (Å)

8,18721

8,43875228

7,445

21

Tabel 5 Parameter kisi film LiTaO3 berstruktur monoklinik pada substrat silikon (111) tipe-n Parameter

Suhu annealing

Data

kisi

750 (oC)

800 (oC)

JCPDS

a (Å)

7,94032

7,444764

7,514

b (Å)

8,39742

7,713753

7,929

c (Å)

8,17434

7,458241

7,445

5 KESIMPULAN DAN SARAN Kesimpulan Berdasarkan hasil dan pembahasan yang telah dilakukan dapat diambil kesimpulan bahwa: 1. Ketebalan film tipis litium tantalat (LiTaO3) dihitung dengan metode volumetrik pada substrat silikon (100) tipe-p adalah 2.37526 µm dan substrat silikon tipe-n adalah 1.952 µm pada suhu 700 oC. 2. Berdasarkan analisis UV-Vis film tipis litium tantalat (LiTaO3) yang ditumbuhkan pada substrat silikon (100) tipe-p diketahui bahwa LiTaO3 dapat diaplikasikan pada sensor infra red (IR) karena selain memiliki serapan pada cahaya tampak, juga terjadi serapan pada panjang gelombang infra red (IR). 3. Energy bandgap film tipis litium tantalat silikat (LiTaO3) pada substrat silikon (100) tipe-p 2.94 eV pada suhu 650 oC dan energi bandgap pada substrat silikon (111) tipe-n 3.06 eV 4. Analisis struktur kristal pada film tipis litium tantalat (LiTaO3) diperoleh struktur kristal heksagonal dan film tipis litium tantatalat silikat (LiTaSiO5) pada diperoleh struktur kristal monoklinik. Saran Perlu dilakukan pembuatan film tipis LiTaO3 yang dideposisikan pada substrat silikon (111) tipe-p dan silikon (100) tipe-n

DAFTAR PUSTAKA Amiruddin S, Usman,Mursal, T.Winata, dan Sukirno 2005. Optimasi Parameter Tekanan Deposisi pada Penumbuhan Lapisan Tipis Polykristal Silikon dengan Metode Hot Wire Cell PECVD.Jurnal Matematika dan Sains 10(1):27-30. Astuti, Y. 2012. Pembuatan dan Karakterisasi Film Lithium Tantalat (LiTaO3) Terhadap Variasi Suhu dan Waktu Annealing. IPB. Bogor. Callister, Rethwisch. 2009. Introduction X-Ray Diffraction. University of Texas. Gonzalez A H M, Simoes A Z, Zaghete M A dan Varela J A. 2003. Effect of preannealing on the morphology of LiTaO3 thin films prepared from the polymeric precursor method. Materials Characterization 50: 233-238. Endro JS, Sofjan KF. 2008. Rancang Bangun Spektroskopi FTIR (Fourier Transform Infrared) untuk Penentuan Kualitas Susu Sapi. Jurnal Berkala Fisika Vol. 11. No.1. UNDIP. Semarang. Indro M.N., Sastri B, Nady L, Ridwan E, Irzaman, H Syafutra, Siswadi. 2010. Uji Sifat Litrik Film Tipis LiTaO3 dan LiTaFe2O3. Jurnal Berkala Fisika Vol. 13. No. 2. IPB. Bogor Irzaman, Maddu A, Syafutra H dan Ismangil A. 2010. Uji konduktivitas listrik dan dielektrik film tipis lithium tantalate (LiTaO3) yang didadah niobium pentaoksida (Nb2O5) menggunakan metode chemical solution deposition. Di dalam : prosiding seminar nasional fisika. hlm 175-183. Irzaman, Darvina Y, Fuad A, Arifin P, Budiman M dan Barmawi M. 2003. Physical and pyroelectric properties of tantalum oxide doped lead zirconium titanate [Pb0.9950(Zr0.525 Ti0.465 Ta0.010)O3] thin films and its applications for IR sensor. Physica Status Solidi (a) Germany 199 (3): 416-424. Irzaman, Herianto Syafutra, Endang Rancasa, Abdul Wahidin Nuayi, Tb Gamma Nur Rahman, Nur Aisyah Nuzulia, Idawati Supu, Sugianto, Farly Tummimomor, Surianty, Otto Muzikarno, Masrur. 2013. The Effect of Ba/Sr ratio on Electrical and Optical Properties of Bax Sr(1-x) TiO3(x = 0,25; 0,35; 0,45; 0,55)Thin Film Semiconductor. Ferroelectrics,445 (1),4-17. Ismangil A. 2015. Penetuan Koefisien Difusi Bahan Semikonduktor Lithium Tantalat (LiTaO3) diatas Substrat Silikon (100) Tipe-p pada Variasi Suhu. IPB. Bogor Ismangil A, Prastaka Jenie R, Irmansyah, Irzaman. 2015. Development of lithium tantalite (LiTaO3) for automatic switch on LAPAN-IPB satelite infra-red sensor. Procedia enviromental sciences 24: 329-334. Maddu A. 2010. Pengaruh Ketebalan terhadap Sifat Optik Lapisan Semikonduktor Cu2O yang Dideposisikan dengan Metode Chemical Bath Deposition (CBD). Jurnal Ilmu Pengetahuan dan Teknologi. LIPI Tangerang Mitayani M. 2013. Struktur dan Sifat Optik Film Tipis csd Doping Zn Yang Ditumbuhkan dengan DC Magnetron Sputtering. Universitas Negri Semarang. Semarang. Natl. Bur. Stand. 1977. (U. S.) Monogr. 25, 14, 20 (JCPDS file 29-0836) 32. Ivanov S, Zhurov V, Karpov Inst. 1994. Of Physical Chemistry, Moscow, Russia, ICDD Grant-in-Aid (JCPDS file 45-0644

24

Nurul, Y.H. 2013. Sifat Kristal dan Sifat Listrik Film Litium Tantalat Silikat (LiTaSiO5) terhadap Variasi Suhu serta Waktu Annealing. IPB. Bogor Seo, J.Y, Park S.W. 2004. Chemical Mechanical Planarization Characteristic of Ferroelectric Film for FRAM Applications. International Journal of Korean Physics society 45: 769-772. Setiawan A. 2008. Uji sifat listrik dan optik BST yang didadah niobium (BSNT) ditumbuhkan di atas substrat Si (100) tipe-p dan gelas corning dengan penerapannya sebagai fotodiode [skripsi]. Bogor: FMIPA, IPB. Smallman, R., & Bishop, R. (1999). Modern Physics Metallurgy and Materials Engineering. Oxford: Butterworth-Heinemann. Sutrisno. 1986. Elektronika Teori dan Penerapannya. Bandung. Institut Teknologi Bandung. Tao Yan, Feifei Zheng, Yonggui Yu, Shubin Qin, Hong Liu, Jiyang Wang dan Dehong Yu. 2011. Formation mechanism of black LiTaO3 single crystal through chemical reduction. J. Appl. Cryst 44: 158-162. Zhang, J.Z., 2009, Optical Properties and Spectroscopy of Nanomaterials, Singapore: World Scientific Publishing Co. Ltd.

Lampiran 1 Perhitungan parameter kisi LiTaO3 pada silikon tipe-p setelah proses annealing 650 oC , 8 jam dengan struktur heksagonal

LAMPIRAN

25

26

Mencari parameter kisi heksagonal untuk puncak banyak Jarak antar bidang, d 1 4 ℎ2 + ℎ𝑘 + 𝑘 2 𝑙2 = ( )+ 2 𝑑2 3 𝑎2 𝑐

(1)

Menurut bragg: 𝜆 = 2𝑑 sin 𝜃 𝜆2 = 4𝑑2 𝑠𝑖𝑛2 𝜃 𝑎𝑡𝑎𝑢 𝑠𝑖𝑛2 𝜃 =

𝜆2 4𝑑 2

(2)

Penggabungan persamaan (1) dan (2) menghasilkan 1 4 ℎ2 + ℎ𝑘 + 𝑘 2 𝑙2 4 𝑠𝑖𝑛2 𝜃 = ( )+ 2 = 𝑑2 3 𝑎2 𝑐 𝜆2 atau 𝑠𝑖𝑛2 𝜃 =

𝜆2 (ℎ2 + ℎ𝑘 + 𝑘 2 ) 𝜆2 𝑙2 + 2 3𝑎2 4𝑐

Untuk memperoleh nilai parameter kisi menggunakan hubungan, 𝜆2 4 ℎ2 + ℎ𝑘 + 𝑘 2 𝜆2 𝑙2 𝑠𝑖𝑛 𝜃 = ( )+ , 43 𝑎2 4 𝑐2 2

𝑠𝑖𝑛2 𝜃 −

𝑑𝑎𝑛

𝜆2 𝜆2 2 2 2) (ℎ (𝑙 ) = 𝐷𝑠𝑖𝑛2 2𝜃 + ℎ𝑘 + 𝑘 − 3𝑎2 4𝑐 2

Sehingga akan diperoleh bentuk 𝑠𝑖𝑛2 𝜃 = 𝐶𝛼 + 𝐵𝛾 + 𝐴𝛿 Keterangan: 𝐶=

𝜆2 , 3𝑎2

𝜆2 𝛼 = (ℎ2 + ℎ𝑘 + 𝑘 2 ), 𝐵 = 2 , 𝛾 = 𝑙2 , 4𝑐 𝐷 𝐴= , 𝑑𝑎𝑛 𝛿 = 10𝑠𝑖𝑛2 2𝜃 10

27

Perhitungan parameter kisi LiTaO3 Nilai C, B, dan A dapat diperoleh dari 3 persamaan : Ʃα sin2θ = C Ʃα2 + B Ʃαγ + A Ʃαδ Ʃγ sin2θ = C Ʃαγ + B Ʃγ2 + A Ʃγδ Ʃδ sin2θ = C Ʃαδ + B Ʃγδ + A Ʃδ2 Berdasarkan table 1. nilai parameter kisi LiTaO3 pada substrat silikon tipe-p setelah proses annealing 650oC, 8 jam, diperoleh bentuk berikut: 5,4259 44,0819 8,9404

= = =

+ + +

134 C 464 C 164,2105 C

+ + +

464 B 9776 B 1307,9389 B

164,2105 A 1307,9389 A 270,2563 A

Menjadi bentuk matriks A x = B 134 464 164,2105 464 9776 1307,9389 164,2105 1307,939 270,2563

X

A B C

=

5,4259 44,0819 8,9404

Mencari determinan matriks A A

=

134 464 164,2105 464 9776 1307,9389 164,2105 1307,939 270,2563

=

2314602,037

=

66788,73908

Mencari determinan matriks A1 A1

=

5,4259 464 164,2105 44,0819 9776 1307,9389 8,9404 1307,939 270,2563


=

134 464 164,2105

5,4259 164,2105 44,0819 1307,9389 8,9404 270,2563

Nilai C diperoleh dari: 𝐶=

|𝐴1 | = 0,028855 |𝐴|

=

6956

28

Nilai B diperoleh dari: 𝐵=

|𝐴2 | = 0,003005 |𝐴|

Nilai parameter kisi a 𝑎=

𝜆 √3 . √𝐶

= 𝟓, 𝟐𝟑𝟔𝟏𝟖𝟖 Å

Nilai parameter kisi c 𝑐=

𝜆 √3 . √𝐵

= 𝟏𝟒, 𝟎𝟓𝟏𝟏𝟏 Å

Lampiran 2 Perhitungan parameter kisi LiTaO3 pada silikon tipe-p setelah proses annealing 750 oC , 8 jam dengan strukrur heksagonal

29

30


(1)


𝜆2 4𝑑 2

(2)


𝜆2 (ℎ2 + ℎ𝑘 + 𝑘 2 ) 𝜆2 𝑙2 + 2 3𝑎2 4𝑐



𝑑𝑎𝑛

𝜆2 𝜆2 2 2 2) (ℎ (𝑙 ) = 𝐷𝑠𝑖𝑛2 2𝜃 + ℎ𝑘 + 𝑘 − 3𝑎2 4𝑐 2


𝜆2 , 3𝑎2


Perhitungan parameter kisi LiTaO3 Nilai C, B, dan A dapat diperoleh dari 3 persamaan : Ʃα sin2θ = C Ʃα2 + B Ʃαγ + A Ʃαδ Ʃγ sin2θ = C Ʃαγ + B Ʃγ2 + A Ʃγδ Ʃδ sin2θ = C Ʃαδ + B Ʃγδ + A Ʃδ2

31

Berdasarkan table 2. nilai parameter kisi LiTaO3 pada substrat silikon tipe-p setelah proses annealing 750 oC, 8 jam, diperoleh bentuk berikut: 6,1271 12,754 7,0037

= = =

11 C 128 C 23,9264 C

+ + +

128 B 1568 B 285,6755 B

+ + +

23,9264 A 285,6755 A 52,9020 A

Menjadi bentuk matriks A x = B 182 236 192,4395 236 1856 419,1834 192,4395 419,1834 222,8445

A B C

X

=

6,1271 12,754 7,0037

Mencari determinan matriks A A

=

182 236 192,4395

236 1856 419,1834

192,4395 419,1834 222,8445

=

225320,13


=

6,1271 12,754 7,0037

236 1856 419,1834

192,4395 419,1834 222,8445

=

6987,7735

192,4395 419,1834 222,8445

=

735,99794


=

182 236 192,4395

6,1271 12,754 7,0037


|𝐴1 | = 0,031013 |𝐴|

𝐵=

|𝐴2 | = 0,003266 |𝐴|

Nilai B diperoleh dari:


𝜆 √3 . √𝐶

= 𝟓, 𝟎𝟓𝟎𝟕𝟗 Å


𝜆 √3 . √𝐵

= 𝟏𝟑, 𝟒𝟕𝟕𝟖𝟔 Å

Lampiran 3 Perhitungan parameter kisi LiTaO3 pada silikon tipe-n setelah proses annealing 750 oC , 8 jam dengan struktur heksagonal

32

33


(1)

Menurut bragg: 𝜆 = 2𝑑 sin 𝜃 𝜆2 = 4𝑑 2 𝑠𝑖𝑛2 𝜃 𝑎𝑡𝑎𝑢 𝑠𝑖𝑛2 𝜃 =

𝜆2 4𝑑 2

(2)


𝜆2 (ℎ2 + ℎ𝑘 + 𝑘 2 ) 𝜆2 𝑙2 + 2 3𝑎2 4𝑐



𝑑𝑎𝑛

𝜆2 𝜆2 2 2 2) (ℎ (𝑙 ) = 𝐷𝑠𝑖𝑛2 2𝜃 + ℎ𝑘 + 𝑘 − 3𝑎2 4𝑐 2


𝜆2 , 3𝑎2



Berdasarkan tabel 3. nilai parameter kisi LiTaO3 pada substrat silikon tipe-n setelah proses annealing 750oC, 8 jam, diperoleh bentuk berikut:

34

6,681839 = 183,0000 C + 384,0000 B + 206,4827 A 30,91715 = 384,0000 C + 6192,000 B + 972,4206 A 9,230411 = 206,4827 C + 972,4206 B + 288,2166 A Menjadi bentuk matriks A x = B 183,0000 384,0000 206,4827 384,0000 6192,0000 972,4206 206,4827 972,4206 288,2166 Mencari determinan matriks A 183,0000 A = 384,0000 206,483 Mencari determinan matriks A1 6,6818 A1 = 30,9172 9,2304 Mencari determinan matriks A2 183,0000 A2 = 384,0000 206,4827

X

C B A

384,0000 206,483 6192,000 972,421 972,421 288,217

=

1252840

384,0000 206,4827 6192,000 972,4206 972,4206 288,2166

=

37597,39

6,6818 206,4827 30,9172 972,4206 9,2304 288,2166

=

3940,914


|𝐴1 | = 0,03001 |𝐴|

𝐵=

|𝐴2 | = 0,003146 |𝐴|



𝜆 √3 . √𝐶

= 𝟓, 𝟏𝟑𝟒𝟒𝟗𝟒 Å


=

6,6818 30,9172 9,2304

𝜆 √3 . √𝐵

= 𝟏𝟑, 𝟕𝟑𝟒𝟑𝟕

Lampiran 4 Perhitungan parameter kisi LiTaO3 pada silikon tipe-n setelah proses annealing 800 oC , 8 jam dengan struktur heksagonal

35

36


(1)


𝜆2 4𝑑 2

(2)


𝜆2 (ℎ2 + ℎ𝑘 + 𝑘 2 ) 𝜆2 𝑙2 + 2 3𝑎2 4𝑐



𝑑𝑎𝑛

𝜆2 𝜆2 2 2 2) (ℎ (𝑙 ) = 𝐷𝑠𝑖𝑛2 2𝜃 + ℎ𝑘 + 𝑘 − 3𝑎2 4𝑐 2


𝜆2 , 3𝑎2



Berdasarkan tabel 4. nilai parameter kisi LiTaO3 pada substrat silikon tipe-n setelah proses annealing 800oC, 8 jam, sehingga diperoleh bentuk berikut:

37

0,7288 = 11,0000 C + 128,0000 B + 23,9264 A 8,7206 = 128,0000 C + 1568,000 B + 285,6755 A 1,6075 = 23,9264 C + 285,6755 B + 288,2166 A Menjadi bentuk matriks A x = B 11 128 23,9264

128 1568 285,6755

23,9264 285,6755 52,902

X

A B C

=

0,7288 8,7206 1,6075

Mencari determinan matriks A 11 128 A = 128 1568 23,9264 285,6755 Mencari determinan matriks A1

23,9264 285,6755 52,902

0,7288 128 23,9264 A1 = 8,7206 1568 285,6755 1,6075 285,6755 52,902 Mencari determinan matriks A2 11 0,7288 23,9264 A2 = 128 8,7206 285,6755 23,9264 1,6075 52,902 Nilai C diperoleh dari: 𝐶=

|𝐴1 | = 0,030202 |𝐴|

𝐵=

|𝐴2 | = 0,003014 |𝐴|



𝜆 √3 . √𝐶

= 𝟓, 𝟏𝟏𝟖𝟏𝟔𝟓 Å


𝜆 √3 . √𝐵

= 𝟏𝟒, 𝟎𝟑𝟎𝟒𝟗 Å

=

162,5488

=

4,909221

=

0,489955

Lampiran 5 Perhitungan parameter kisi LiTaSiO5 pada silikon tipe-p setelah proses annealing 650 oC , 8 jam dengan struktur monoklinik

38

39

Mencari parameter kisi monoklinic untuk puncak banyak, jarak antar bidang, d 1 1 ℎ2 𝑘 2 𝑠𝑖𝑛2 𝛽 𝑙 2 2ℎ𝑙𝑐𝑜𝑠𝛽 = ( + + 2− ) 𝑑2 𝑠𝑖𝑛2 𝛽 𝑎2 𝑏2 𝑐 𝑎𝑐

(1)

Menurut Bragg : 𝜆 = 2𝑑 sin 𝜃 𝜆2 𝜆 = 4𝑑 𝑠𝑖𝑛 𝜃 𝑎𝑡𝑎𝑢 𝑠𝑖𝑛 𝜃 = 2 4𝑑 2

2

2

2

(2)

Penggabungan persamaan (1) dan (2) menghasilkan : 1 1 ℎ2 𝑘 2 𝑠𝑖𝑛2 𝛽 𝑙 2 2ℎ𝑙𝑐𝑜𝑠𝛽 4 𝑠𝑖𝑛2 𝜃 = ( + + − ) = 𝑑2 𝑠𝑖𝑛2 𝛽 𝑎2 𝑏2 𝑐2 𝑎𝑐 𝜆2 Atau 𝑠𝑖𝑛2 𝜃 =

𝜆2 1 ℎ2 𝑘 2 𝑠𝑖𝑛2 𝛽 𝑙 2 2ℎ𝑙𝑐𝑜𝑠𝛽 [ 2 ( 2+ + 2− )] 4 𝑠𝑖𝑛 𝛽 𝑎 𝑏2 𝑐 𝑎𝑐

Untuk memperoleh nilai parameter kisi menggunakan hubungan, 𝑠𝑖𝑛2 𝜃 =


Dan 𝑠𝑖𝑛2 −

𝜆2 ℎ2 𝜆2 𝜆2 𝑙2 𝜆2 ℎ𝑙 cos 𝛽 2) (𝑘 ( ) = 𝐷𝑠𝑖𝑛2 2𝜃 ( ) + + ( ) − 4𝑎2 𝑠𝑖𝑛2 𝛽 4𝑏 2 4𝑐 2 𝑠𝑖𝑛2 𝛽 2𝑎𝑐 𝑠𝑖𝑛2 𝛽

Akan diperoleh bentuk : 𝑠𝑖𝑛2 𝜃 = 𝐸𝛼 + 𝐷𝛾 + 𝐶𝛿 + 𝐵𝜑 + 𝐴𝜏 Keterangan : 𝐸=

𝜆2 , 4𝑎2 𝐵=−

𝛼=

ℎ2 , 𝑠𝑖𝑛2 𝛽

𝜆2 , 2𝑎𝑐

𝜑=

𝐷=

𝜆2 , 4𝑏 2

ℎ𝑙 cos 𝛽 , 𝑠𝑖𝑛2 𝛽

𝛾 = 𝑘2, 𝐴=

𝐷 , 10

𝐶=

𝜆2 , 4𝑐 2

𝛿=

𝑙2 𝑠𝑖𝑛2 𝛽

𝑑𝑎𝑛 𝜏 = 10𝑠𝑖𝑛2 2𝜃

Berdasarkan tabel 5. nilai parameter kisi LiTaSiO5 setelah proses annealing 650oC selama 8 jam pada substrat silikon tipe-p, diperoleh bentuk berikut: 4,4481 13,2047 2,1146 -0,2748 6,471

= = = = =

60,3696 17,5831 58,5402 0 48,7130

E E E E E

+ 17,5831 + 354,0000 + 5,410187 + 2,762133 + 124,7353

D D D D D

+ + + + +

58,5403 C 5,410187 C 58,5403 C 0 C 43,8121C

+ 0B + + 2,76213 B + + 0B + + 15,2876 B + + -9,4409 B +

48,71307 A 124,7353 A 72,6903 A -9,4409 A 81,4183 A

40

Menjadi bentuk matriks A x = B 60,3696 17,5831 58,54025 0,0000 48,71307

17,5831 354,0000 5,410187 2,762133 124,7353

58,5403 0,0000 48,71307 5,410187 2,762133 124,7353 58,5403 0,0000 43,8121 0,0000 15,2876 -9,4409 43,8121 -9,4409 81,4183

X

E D C B A

=

1,417068 3,605036 1,28082 -0,30923 2,384923

Mencari determinan matriks A 60,3696 17,5831 58,54025 0,0000 48,71307

17,5831 58,5403 0,0000 48,71307 354,0000 5,410187 2,762133 124,7353 5,410187 58,5403 0,0000 43,8121 2,762133 0,0000 15,2876 -9,4409 124,7353 43,8121 -9,4409 81,4183

=

15407,59

=

86,16368

=

102,9398

=

136,2837

Mencari determinan matriks A1 1,417068 3,605036 1,28082 -0,30923 2,384923

17,5831 58,5403 0,0000 48,71307 354,0000 5,410187 2,762133 124,7353 5,410187 58,5403 0,0000 43,8121 2,762133 0,0000 15,2876 -9,4409 124,7353 43,8121 -9,4409 81,4183

Mencari determinan matriks A2 60,3696 1,417068 58,5403 0,0000 48,71307 17,5831 3,605036 5,410187 2,762133 124,7353 58,54025 1,28082 58,5403 0,0000 43,8121 0,0000 -0,30923 0,0000 15,2876 -9,4409 48,71307 2,384923 43,8121 -9,4409 81,4183

Mencari determinan matriks A3 60,3696 17,5831 58,54025 0,0000 48,71307

17,5831 1,417068 0,0000 48,71307 354,0000 3,605036 2,762133 124,7353 5,410187 1,28082 0,0000 43,8121 2,762133 -0,30923 15,2876 -9,4409 124,7353 2,384923 -9,4409 81,4183

Nilai E diperoleh dari 𝐸=

|𝐴1 | = 0,00559 |𝐴|

𝐷=

|𝐴2 | = 0,00668 |𝐴|

Nilai D diperoleh dari

41

Nilai C diperoleh dari 𝐶=

|𝐴3 | = 0,008885 |𝐴|


𝜆 2√𝐸

= 𝟏𝟎, 𝟐𝟗𝟔𝟕

Nilai parameter kisi b 𝑏=

𝜆 2√𝐷

= 𝟗, 𝟒𝟐𝟎𝟑𝟒


𝜆 2√𝐶

= 𝟖, 𝟏𝟖𝟕𝟐𝟏

Lampiran 6 Perhitungan parameter kisi LiTaSiO5 pada silikon tipe-p setelah proses annealing 750 oC , 8 jam dengan struktur monoklinik

42

43


(1)


2

2

2

(2)

Penggabungan persamaan (1) dan (2) menghasilkan : 1 1 ℎ2 𝑘 2 𝑠𝑖𝑛2 𝛽 𝑙 2 2ℎ𝑙𝑐𝑜𝑠𝛽 4 𝑠𝑖𝑛2 𝜃 = ( + + − ) = 𝑑2 𝑠𝑖𝑛2 𝛽 𝑎2 𝑏2 𝑐2 𝑎𝑐 𝜆2 Atau 𝜆2 1 ℎ2 𝑘 2 𝑠𝑖𝑛2 𝛽 𝑙 2 2ℎ𝑙𝑐𝑜𝑠𝛽 [ 2 ( 2+ + 2− )] 4 𝑠𝑖𝑛 𝛽 𝑎 𝑏2 𝑐 𝑎𝑐

𝑠𝑖𝑛2 𝜃 =

Untuk memperoleh nilai parameter kisi menggunakan hubungan, 𝜆2 1 ℎ2 𝑘 2 𝑠𝑖𝑛2 𝛽 𝑙 2 2ℎ𝑙𝑐𝑜𝑠𝛽 [ 2 ( 2+ + 2− )] 4 𝑠𝑖𝑛 𝛽 𝑎 𝑏2 𝑐 𝑎𝑐

𝑠𝑖𝑛2 𝜃 = Dan


𝑠𝑖𝑛2 −


𝜆2 , 4𝑎2 𝐵=−

𝛼=


𝜆2 , 2𝑎𝑐

𝜑=

𝐷=

𝜆2 , 4𝑏 2


𝛾 = 𝑘2, 𝐴=

𝐷 , 10

𝐶=

𝜆2 , 4𝑐 2

𝛿=



Berdasarkan tebel 6. nilai parameter kisi LiTaSiO5 setelah proses annealing 750oC selama 8 jam pada substrat silikon tipe-p, diperoleh bentuk berikut: 4,4481 13,2047 2,1146 -0,2748 6,471

= = = = =

212,2964 166,3978 60,3947 0,9346 143,8086

E E E E E

+ + + + +

166,3978 D 1157,000 D 59,524 D 5,527 D 423,167 D

Menjadi bentuk matriks A x = B

+ + + + +

60,3947 C 59,5244 C 89,6769 C 0,9346 C 72,6903 C

+ + + + +

0,9346 B 5,527 B 0,9346 B 15,7514 B -8,1315 B

+ + + + +

143,8086 A 423,167 A 72,6903 A -8,1315 A 209,9379 A

44

212,2964 166,3978 60,3947 166,3978 1157,0000 59,5244 60,3947 59,5244 89,6769 0,9346 5,527 0,9346 143,8086 423,167 72,6903

0,9346 143,8086 5,527 423,167 0,9346 72,6903 15,7514 -8,1315 -8,1315 209,9379

E D C B A

X

=

4,4481 13,2047 2,1146 -0,2748 6,471


166,3978 1157,0000 59,5244 5,527 423,167

60,3947 59,5244 89,6769 0,9346 72,6903

0,9346 5,527 0,9346 15,7514 -8,1315

143,8086 423,167 72,6903 -8,1315 209,9379

=

193434176,3

0,9346 5,527 0,9346 15,7514 -8,1315

143,8086 423,167 72,6903 -8,1315 209,9379

=

1744020,547

0,9346 5,527 0,9346 15,7514 -8,1315

143,8086 423,167 72,6903 -8,1315 209,9379

=

1531468,683

0,9346 5,527 0,9346 15,7514 -8,1315

143,8086 423,167 72,6903 -8,1315 209,9379

=

1610490,555


166,3978 1157,0000 59,5244 5,527 423,167

60,3947 59,5244 89,6769 0,9346 72,6903


4,4481 13,2047 2,1146 -0,2748 6,471

60,3947 59,5244 89,6769 0,9346 72,6903


166,3978 1157,0000 59,5244 5,527 423,167

4,4481 13,2047 2,1146 -0,2748 6,471


|𝐴1 | = 0,009016093 |𝐴|

Nilai D diperoleh dari 𝐷=

|𝐴2 | = 0,00791726 |𝐴|

Nilai C diperoleh dari 𝐶=

|𝐴3 | = 0,008325781 |𝐴|

45

Nilai parameter kisi a 𝜆

𝑎=

2√𝐸

= 𝟖, 𝟏𝟎𝟗𝟐𝟔𝟓𝟕𝟎𝟗


𝜆 2√𝐷

= 𝟖, 𝟔𝟓𝟑𝟕𝟐𝟖𝟓𝟕𝟏


𝜆 2√𝐶

= 𝟖, 𝟒𝟑𝟖𝟕𝟓𝟐𝟐𝟖

Lampiran 7 Perhitungan parameter kisi LiTaSiO5 pada silikon tipe-n setelah proses annealing 750 oC , 8 jam dengan struktur monoklinik

46

47


(1)

Menurut Bragg : 𝜆 = 2𝑑 sin 𝜃 𝜆2 = 4𝑑 2 𝑠𝑖𝑛2 𝜃 𝑎𝑡𝑎𝑢 𝑠𝑖𝑛2 𝜃 =

𝜆2 4𝑑 2

(2)








𝜆2 , 4𝑎2 𝐵=−

𝛼=


𝜆2 , 2𝑎𝑐

𝜑=

𝐷=

𝜆2 , 4𝑏 2


𝛾 = 𝑘2, 𝐴=

𝐷 , 10

𝐶=

𝜆2 , 4𝑐 2

𝛿=



Berdasarkan tabel 7 nilai parameter kisi LiTaSiO5 setelah proses annealing 750oC selama 8 jam pada substrat silikon tipe-n, diperoleh bentuk berikut:

48

Matriks A x = B 208,5500 127,1390 58,54025 0,0000 131,226

127,1390 435,0000 5,41019 2,762133 186,67

58,5403 5,41019 58,5403 0,0000 43,6373

0,0000 2,762133 0,0000 15,2588 -9,5302

131,226 186,67 43,6373 -9,5302 127,9690

X

E D C B A

=

4,05138 5,58464 1,27583 -0,3117 3,87143

Mencari determinan matriks A 208,5500

127,1390

58,5403

0,0000

131,226

127,1390

435,0000

5,41019

2,762133

186,67

58,54025

5,41019

58,5403

0,0000

0,0000

2,762133

0,0000

15,2588

-9,5302

131,226

186,67

43,6373

-9,5302

127,9690 131,226 186,67

43,6373 =

2780233,3

Mencari determinan matriks A1 4,05138 5,58464

127,1390 435,0000

58,5403 5,41019

0,0000 2,762133

1,27583 -0,31178 3,87143

5,41019 2,762133 186,67

58,5403 0,0000 43,6373

0,0000 15,2588 -9,5302

43,6373 = -9,5302 127,9690

131,226 186,67

33900,698

Mencari determinan matriks A2 208,5500 127,1390

4,05138 5,58464

58,5403 5,41019

0,0000 2,762133

58,54025 0,0000 131,226

1,27583 -0,31178 3,87143

58,5403 0,0000 43,6373

0,0000 15,2588 -9,5302

43,6373 = -9,5302 127,9690

32009,663

Mencari determinan matriks A3 208,5500

127,1390

4,05138

0,0000

131,226

127,1390

435,0000

5,58464

2,762133

186,67

58,54025

5,41019

1,27583

0,0000

0,0000

2,762133

-0,31178

15,2588

-9,5302

131,226

186,67

3,87143

-9,5302

127,9690

43,6373 =

34501,536

49


|𝐴1 | = 0,01219 |𝐴|

𝐷=

|𝐴2 | = 0,01151 |𝐴|

𝐶=

|𝐴3 | = 0,01241 |𝐴|

Nilai D diperoleh dari

Nilai C diperoleh dari


𝜆 2√𝐸

= 𝟔, 𝟗𝟕𝟑𝟏𝟐


𝜆 2√𝐷

= 𝟕, 𝟏𝟕𝟔𝟏𝟒


𝜆 2√𝐶

= 𝟔, 𝟗𝟏𝟐𝟏𝟑

Lampiran 8 Perhitungan parameter kisi LiTaSiO5 pada silikon tipe-n setelah proses annealing 800 oC , 8 jam dengan struktur monoklinik

50

51


(1)


2

2

2

(2)








𝜆2 , 4𝑎2 𝐵=−

𝛼=


𝜆2 , 2𝑎𝑐

𝜑=

𝐷=

𝜆2 , 4𝑏 2


𝛾 = 𝑘2, 𝐴=

𝐷 , 10

𝐶=

𝜆2 , 4𝑐 2

𝛿=



Berdasarkan tabel 8. nilai parameter kisi LiTaSiO5 setelah proses annealing 800oC selama 8 jam pada substrat silikon tipe-n, diperoleh bentuk berikut:

52

Matriks A x = B 210,379 132,55

132,55 451

60,3696 10,8204

0,933979 5,524266

134,053 194,911

60,36964 0,933979 134,053

10,8204 5,524266 194,9106

60,369638 0,933979 46,4635

0,933979 15,7356 -8,51771

43,6373 -8,51771 132,791

E D X

C B A

4,130573 5,807654 =

1,354993 -0,28796 4,008222


132,55 451 10,8204 5,524266 194,9106

60,3696 10,8204 60,36964 0,933979 46,4635

0,933979 5,524266 0,933979 15,7356 -8,51771

134,053 194,911 43,6373 -8,51771 132,791

=

60625336,74

0,933979 5,524266 0,933979 15,7356 -8,51771

134,053 194,911 43,6373 -8,51771 132,791

=

648535,458

0,933979 5,524266 0,933979 15,7356 -8,51771

134,053 194,911 43,6373 -8,51771 132,791

=

604093,4731

0,933979 5,524266 0,933979 15,7356 -8,51771

134,053 194,911 43,6373 -8,51771 132,791

=

646193,7366


132,55 451 10,8204 5,524266 194,9106

60,3696 10,8204 60,36964 0,933979 46,4635


4,130573 5,807654 1,354993 -0,28796 4,008222

60,3696 10,8204 60,36964 0,933979 46,4635


132,55 451 10,8204 5,524266 194,9106

4,130573 5,807654 1,354993 -0,28796 4,008222


|𝐴1 | = 0,0107 |𝐴|

53

Nilai D diperoleh dari 𝐷=

|𝐴2 | = 0,00996 |𝐴|

𝐶=

|𝐴3 | = 0,01066 |𝐴|

Nilai C diperoleh dari


𝜆 2√𝐸

= 𝟕, 𝟒𝟒𝟒𝟕𝟔


𝜆 2√𝐷

= 𝟕, 𝟕𝟏𝟑𝟕𝟓


𝜆 2√𝐶

= 𝟕, 𝟒𝟓𝟖𝟐𝟒

RIWAYAT HIDUP Penulis dilahirkan di Latugho, Raha Kabupaten Muna Sulawesi Tenggara pada tanggal 15 Desember 1988 dari pasangan La Paida dan Wa Dhami. Penulis merupakan anak kedua dari empat bersaudara. Penulis menyelesaikan masa studi di SDN Sangia Tiworo Kabupaten Muna selama enam tahun kemudian melanjutkan ke SLTP 4 Tikep Kabupaten Muna selama tiga tahun dan melanjutkan pendidikan selama tiga tahun di SMAN 3 Raha. Penulis kemudian melanjutkan pendidikan sarjana strata satu pada tahun 2007 di Departemen Fisika, Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam (FMIPA) Universitas Halu Oleo melalui jalur Tes Seleksi Masuk UHO. Pada tahun 2013 penulis melanjutkan pendidikan sebagai mahasiswa Pascasarjana pada Program Studi Biofisika Institut Pertanian Bogor.

SINTESIS, ENERGI GAP DAN ANALISIS STRUKTUR KRISTAL FILM FERROELEKTRIK LiTaO3 DIATAS SUBSTRAT SILIKON LA ISA

Recommend Documents