3 Sifat Optik Film Tipis GaN
29
dengan B menyatakan FWHM pada puncak difraksi yang diukur pada orientasi
tertentu dalam radian, θ menyatakan sudut pada puncak maksimun arah orientasi
tertentu dan λ menyatakan panjang gelombang sumber radiasi Cu K
α
.
2-Theta derajat Bidang orientasi
Fase kristal
32,4 10
10 Wurtzite
34,6 0002, 111
Wurtzite, kubik 36,7
1010 Wurtzite
39,8 002 Kubik
57,6 11 2 0, 202
Wurtzite, Kubik 67,9 2020
Wurtzite 68,9
11 2 2
Wurtzite 70,2
20 2 1 Wurtzite
73,2 0004 Wurtzite
Kerapatan dislocation δ didefinisikan sebagai panjang garis dislocation
perunit volume pada kristal, yang dievaluasi dengan persamaan sebagai berikut
2
1 t
= δ
3.7 kerapatan
dislocation δ menyatakan jumlah cacat dalam film tipis GaN Bilgin
et al., 2005.
3. 3. 3 Sifat Optik Film Tipis GaN
Sifat optik film tipis GaN dikarakterisasi dengan spektrometer UV-vis. Pengukuran dengan spektrometer UV-vis diperoleh besarnya celah pita energi
E
g
film tipis GaN. Film tipis GaN mempunyai celah pita energi langsung. Tepi Tabel 3.1. Daftar spektrum XRD dari GaN
Sumber: J. Appl. Paterson et al., 1997: 427
30
absorpsi optik optical absorbtion edge pada celah pita energi langsung pada
material semikonduktor ideal bebas cacat diasumsikan mempunyai persamaan:
5 ,
g o
E E
− =
α α
untuk
g
E E f
3.8 dengan E adalah energi foton, E-E
g
mempunyai satuan eV dan α koefisien
absorpsi mempunyai satuan cm
-1
. Pada kenyataannya spektrum absorpsi dari film tipis GaN menunjukkan pertambahan yang lebih gradual dengan energi dekat
celah pita energi daripada yang diprediksi oleh persamaan 3.8 untuk material semikonduktor dengan cacat kristal dan impuritas tinggi, hubungan antara
α dan E-E
g
mempunyai bentuk eksponensial atau dinamakan urbach, yang terbentuk
dibawah celah pita energi dengan persamaan:
⎟⎟ ⎠
⎞ ⎜⎜
⎝ ⎛ −
=
u g
E E
E exp
1
α α
untuk
g
E E p
3.9
dengan
u
E adalah besarnya energi urbach dalam eV. Melalui pendekatan asymptotik antara persamaan 3.8 dan persamaan 3.9 diperoleh persamaan
sebagai berikut:
5 ,
5 ,
2 exp
1 ln
5 ,
⎟ ⎟
⎠ ⎞
⎜ ⎜
⎝ ⎛
⎪⎭ ⎪
⎬ ⎫
⎪⎩ ⎪
⎨ ⎧
⎥ ⎦
⎤ ⎢
⎣ ⎡
− +
=
U g
U
E E
E E
α α
3.10
faktor
1
α dalam persamaan 3.9 merupakan fungsi α pada persamaan 3.8 dan
3.10, dan
U
E ;
5 ,
1
5 ,
U
E
α α
=
3.11 Lawrence et al, 1997.
31