XeCl 351 nm XeF
N2 laser 337 nm
2 – 5 ns 1 – 10 mJ
1 – 10 Hz
2.4 Laser Nd:YAG
Ion Neodymium dalam berbagai jenis kristal ionik bertindak sebagai media gain laser, yang memancarkan energy laser dalam panjang gelombang 213 nm, 266
nm, 355 nm, 532 nm, dan 1064 nm dari transisi atom tertentu dalam ion neodymium, setelah dipompa ke eksitasi dari sumber eksternal Nd: YAG laser optik dipompa
menggunakan tabung flash. Untuk beberapa jenis laser nd yag, baik laser pulsa ataupun kontiniu memiliki ukuran diameter berkas laser dibawah 5 mm dan adapun
yang lebih. Laser Nd:YAG memiliki empat level energi, dapat dilihat pada gambar 2.6,
transisi laser ini memulai dalam keadaan metastabil dan diakhiri pada level tambahan agar sedikit diatas ground state.
Absorbtion band
Metastable state
Laser transition
Ground State
Gambar 2.6 Empat Level secara khas sistem Neodymium Jurgen R.Meyer, 1989
Pada dasarnya laser Nd-YAG dipompa oleh satu flashlamp dan memiliki optic rongga terpisah sehingga bisa ditambahkan Kristal SHG Second harmonic
generation dengan dimasukkan ke dalam rongga untuk menghasilkan output yang
lebih kuat dari fundamental di hijau. Laser ini bisa juga menjadi Q-switch, sehingga berguna untuk banyak aplikasi bahan. Laser yang menggunakan Kristal Nd-YAG
sebagai medium lasing-nya ini, memiliki koherensi yang baik dan spectrum berkas luaran yang sempit, serta dapat diproduksi dengan daya yang sangat bervariasi, mulai
dari beberapa miliwatt hingga kilowatt. Kimmelma,Ossi.2009
2.5 PLD Pulsed Laser Deposition
Pulsed Laser Deposition merupakan teknik yang serbaguna untuk proses material, antara lain dalam penumbuhan thin film pada suatu material. Keistimewaan
dari teknik PLD ini adalah proses evaporasi tinggi yang menghasilkan pancaran plasma yang kuat dan adanya transfer komposisi target menjadi deposisi film, adanya
kontrol atomic-level dengan mengatur energi laser dan laju pulsa pulse rate dan proses secara in-situ untuk lapisan struktur banyak heterostructures dengan
menggunakan target ganda. Metode PLD juga merupakan metode penumbuhan yang relatif sederhana, lebih murah namun memberikan kualitas film yang baik, sehingga
sifat-sifat optik, listrik akan bagus dan juga stoikiometri dari film tetap terjaga. Adnyana,I Gusti A.P.2007.
Deposisi laser pulsa adalah proses deposisi system uap dan dilakukan dalam sistem vakum. Laser pulsa difokuskan ke target material yang akan melapisi. Untuk
populasi energi laser cukup tinggi, masing-masing pulsa laser menguapkan atau mengablasi partikel – partikel kecil menciptakan plasma. Bahan ablasi dikeluarkan
dari target yang mengarah kedepan target dan ablasi memberikan fluks bahan untuk pertumbuhan film atau pelapisan tipis.
Penyerapan laser oleh target dikeluarkan menciptakan plasma. Untuk pengendapan bahan organik makromolekul, kondisi dapat dipilih melalui penyerapan
lebih dalam volume yang lebih besar dengan penyerapan laser yang kecil di sekitar plasma. Hal ini memungkinkan sebagian besar dari bahan molekul yang terabasi akan
utuh. Salah satu karakteristik yang paling penting dan memungkinkan di PLD adalah
kemampuan untuk mewujudkan perpindahan stoikiometri dari bahan ablated dari target. Eason, Robert . 2007
Plasma didefinisikan sebagai gas yang diionisasikan dengan medan frekwensi radio RF, gelombang mikro didalam bejana reaktor yang bertekanan rendah 10
-3
– 10 torr atau 1 Pascal – 10
2
Pascal. Sri Agustini Sulandari, 2013 Dari beberapa jurnal, hal yang perlu diperhatikan untuk mengasilkan film tipis
dengan kualitas yang baik yaitu menggunakan sumber laser NdYAG, frekuensi laser diatas 10 Hz, ruang vakum, dan holder tempat target diputar supaya bentuk plasma
yang dihasilkan rata, sudut antara target dan laser sekitar 45° serta laser beamnya difokuskan , dan sebagian besar substrat dipasang dengan permukaan parallel pada
jaral target ke substrat sekitar 2 – 10 cm. Adnyana,I Gusti A.P.2007 Suliyanti,M.2010.
Sinar laser benergi tinggi dari mesin pembangkit laser diarahkan pada target didalam ruang vakum. Laser berinteraksi dengan substrat target menghasilkam plume
plasma berbentuk lonjongan Sukirman,E.2002. Adapun kelemahan metode PLD ini yaitu keberadaan partikel yang menempel
di permulaan filim tidak bisa diseluruh pada plat. Dibawah ini merupakan gambar system PLD didalam chamber.
Gambar 2.7 Sistem PLD Adnyana,I Gusti A.P.2007
Dalam suatu teknik pembuatan lapisan tipis yang dapat diterapkan pada berbagai bahan-bahan penting, sehingga memudahkan kita di dalam mengontrol
komposisi dari film yang kita buat. Gambar 5 menjelaskan skematika mekanisme yang kemungkinan muncul di saat interaksi antar atom sewaktu proses PLD dilakukan.
Gambar 2.8 Proses atomik berefek ke 3 dimensi pertumbuhan pada lapisan tipis dengan teknik PLD. Adnyana,I Gusti A.P.2007
Iradiasi atau penyinaran akan diserap dan kemudian menginduksi bahan target secara aktif dengan kecepatan pemanasan yang sangat cepat dan dalam volume yang
siginifikan. Ini akan menyebabkan fase transisi, dan mengintroduksi gelombang stress beramplitudo tinggi pada target zat padat. Bahan target juga akan mulai meleleh dan
ekspansi ke fase gas. Gambar 2.9 menunjukkan bentuk tipikal dari permukaan target yang diiradiasi dengan PLD. Adnyana,I Gusti A.P.2007
Adapun hasil penelitian yang menunjukkan bagaimana muka plasma oleh laser XeCl bergerak terhadap waktu dan ditunjukkan oleh grafik pada gambar dibawah :
Gambar 2.9 Pergerakan dari muka plasma terhadap waktu dengan target kaca silica dan laser XeCl
Hal ini menunjukkan bahwa mekanisme pembangkitan plasma dalam interaksi antara laser pulsa energi tinggi dengan target padat memenuhi fenomena gelombang
kejut. Dalam beberapa pecobaan yang lain dengan laser Nd:YAG memiliki trend yang sama. Hal ini mengarahkan bahwa mekanisme pembangkitan plasma itu mengikuti
fenomena gelombang kejut. Adapun model pembangkitan plasma gelombang kejut tersebut dapat di illustrasikan sebagai berikut:
Gambar 2.10 Model pembangkitan laser-plasma dengan gelombang kejut
Saat target menyerap energi laser dalam waktu yang sangat singkat orde ns material-material partikel dari permukaan target terablasi dengan kecepatan yang
tinggi kemudian berkompressi dengan gas sekitar. Hal ini yng menghasilkan gelombang kejut. Hasil kompressi pada awalnya menghasilkan temperature tinggi
kemudian mengalami pendinginan dan kelajuan perambatan gelombang kejut menurun. Marpaung, Mangasi Alion,2013
2.6 Scanning Electron Microscope SEM
Kategori