Deposisi Lapisan Tipis Dengan Teknik Evaporasi Evaporasi Termal

BAB II DASAR TEORI

2.1 Deposisi Lapisan Tipis Dengan Teknik Evaporasi

Lapisan tipis adalah suatu lapisan yang sangat tipis dari bahan organik, inorganik, metal maupun campuran metal-organik organometalic yang memiliki sifat-sifat konduktor, semikonduktor, superkonduktor maupun isolator. Pada umumnya lapisan tipis dibuat dengan cara deposisi atom-atom suatu bahan pada permukaan substrat dengan ketebalan sampai dengan orde mikro. Dengan melakukan beberapa variasi, misalnya variasi ketebalan lapisan dan variasi waktu deposisi dalam proses deposisi maupun modifikasi sifat-sifat lapisan tipis selama deposisi, dapat diperoleh suatu sifat-sifat khusus dari lapisan tipis tersebut. Teknik evaporasi merupakan cara yang paling sederhana yang merupakan proses thermal dari pembentukan suatu lapisan tipis. Prosesnya melalui dua tahapan yaitu, penguapan dari material padat dengan cara pemanasan sampai mencapai suhu tinggi kemudian mengembunkan condensing di atas substrat. Evaporasi ini biasanya efektif digunakan pada bahan-bahan logam yang mempunyai titik leleh yang rendah. Untuk material-material yang mempunyai titik leleh tinggi, metode evaporasi tidak dapat digunakan sehingga harus menggunakan metode deposisi yang lain. PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI Lapisan tipis dalam penelitian ini diperoleh dengan teknik penguapan dalam ruang vakum. Pada penelitian ini digunakan peralatan “coating” jenis Edward Vacuum Coater model E610, yang secara skematis seperti yang disajikan pada Gambar 2-1. c d a b e f g h i j keterangan gambar a. Tabung hampa bejana b. Batang tembaga c. Tempat substrat kaca d. Substrat kaca e. Shutter f. Material pelapis g. Filamen evaporation source h. Pompa difusi i. Pompa rotari j. Regulator Gambar 2.1. Model peralatan coating

2.2 Evaporasi Termal

Penguapan evaporation adalah perubahan keadaan zat cair menjadi uap pada suhu di bawah titik didih zat cair. Penguapan terjadi pada permukaan zat cair, beberapa molekul dengan energi kinetik yang paling besar melepaskan diri ke fase gas. Titik didih suatu bahan sangat tergantung pada tekanan di sekitarnya. Pada tekanan yang kecil titik didihnya lebih rendah Giancoli, 1998. Saat sebuah material bahan pelapis dipanaskan pada temperatur uapnya, pada tekanan rendah maka material tersebut akan menguap. Pada penelitian ini material bahan pelapis yang akan diuapkan adalah aluminium. Aluminium akan menguap apabila suhu filamen penguapnya sudah mencapai titik didih aluminium. Agar bahan pelapis menempel pada substrat maka dilakukan pendinginan yaitu dengan cara menurunkan arus pemanasnya. Pendinginan ini dilakukan agar bahan pelapis yang sudah menguap akan mengembun dan menempel pada substrat. Pedinginan tersebut dilakukan kalau seluruh bahan pelapis sudah menguap. Sumber evaporasi yang berisi bahan pelapis metal memperoleh kalor dari energi listrik sebesar Yahya, 1995 …………………………………………………..…2 t I R E 2 = PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI dengan R = Hambatan listrik Ω I = Arus yang mengalir pada sumber evaporasi A t = waktu proses evaporasi Energi yang dibutuhkan untuk memisahkan atom-atom dari bahan asalnya disebut kalor penguapan Q ………………………………………………………..3 L m Q = dengan m = massa bahan pelapis L = kalor uap laten Energi ini berupa kalor yang diberikan bahan tersebut untuk mengubah fase padat menjadi fase gas pada suhu titik didihnya T d Dengan anggapan bahwa tidak ada energi yang hilang maka energi kinetik atom-atom yang meninggalkan sumber penguapan sama dengan : 2 2 1 2 v m Q t I R E kin = − = ………………………………………4 -3 Karena berada dalam vakum yang cukup tinggi 10 Torr maka dianggap bahwa atom-atom tersebut tidak bertumbukan dengan atom-atom dalam bejana, tetapi langsung menumbuk substrat di atasnya dengan kecepatan m Q t I R v 2 2 − = ………………………………………….5 Dari rumus diatas dapat diketahui bahwa kecepatan tumbukan tergantung pada arus yang diberikan sumber penguapan, bila arus yang diberikan kecil maka kecepatan tumbukannya juga kecil sehingga tidak berbentuk lapisan. Kalaupun terbentuk lapisan pada substrat tersebut, lapisan tersebut tidak kuat atau kurang baik karena daya melekatnya kecil. Tetapi sebaliknya bila arus yang diberikan besar maka kecepatan tumbukannya juga besar sehingga atom-atom bahan pelapis menempel kuat pada substrat dan terbentuklah lapisan tipis yang baik.

2.3 Sistem Vakum