merupakan bahan polimer konduktif yang dapat digunakan sebagai sensor gas dan
biosensor.
7,8
Pada aplikasi sensor kimia, khususnya sensor
gas, polianilin
nanostruktur memiliki
kelebihan dibandingkan
polianilin bulk. Nanoserat polianilin, misalnya, sangat efektif sebagai sensor
gas karena memiliki luas permukaan terekspose jauh lebih besar sehingga
proses difusi molekul gas ke dalam struktur nanoserat polianilin berlangsung
lebih cepat dan kedalaman penetrasi molekul gas ke dalam nanoserat jauh
lebih besar yang akan meningkatkan sensitivitas dan waktu respon sensor.
4
Morfologi permukaan nanoserat polianilin ditunjukkan pada Gambar 2,
gambar ini memperlihatkan struktur nano polianilin
berbentuk serat
dengan diamater beberapa puluh nanometer dan
panjang beberapa ratus nanometer serta sangat berpori highly porous. Pada
gambar ini juga dapat diamati dengan jelas
nanoserat-nanoserat ini
saling bersilangan membentuk struktur yang
sangat berpori yang memungkinkan molekul-molekul gas dapat menembus
lebih dalam dan berinteraksi dengan hampir seluruh serat-serat polianilin.
Akibatnya, semua serat polianilin dapat berkontribusi terhadap proses sensing
dengan sensitivitas yang lebih baik.
10
Gambar 2 Permukaan nanoserat polianilin.
10
2.3 Sensor FET
Sensor gas berbasis FET memiliki parameter
yang lebih
banyak dibandingkan
dengan sensor
chemiresistor. Sensor gas ini memiliki batasan deteksi serta sensitivitas yang
lebih baik
dibandingkan dengan
chemiresistor.
11
Layaknya transistor,
sensor FET
memiliki tiga elektroda yaitu drian, source dan gate. Elektroda drian dan
source terpasang pada lapisan aktif. Dimana lapisan aktif akan berinteraksi
dengan analit yang dapat merubah sifat litrik dari lapisan ini. Pada lapisan aktif,
bahan
yang digunakan
adalah semikonduktor
tipe-p atau
tipe-n. Sedangkan elektroda gate bisa terpasang
pada semikonduktor atau langsung pada lapisan dielektrik. Hal ini dikarenakan
elektroda gate hanya berperan sebagai pemberi medan listrik pada lapisan aktif.
12
Struktur dari sensor FET dapat dilihat pada Gambar 3.
Tegangan yang
diberikan pada
elektroda gate akan mempengaruhi arus drian-source. Gambar 4 memperlihatkan
bahwa semakin negatif tegangan gate diberikan semakin besar arus drian-
source yang mengalir. Tegangan gate diberikan negatif karena pembawa muatan
pada lapisan aktif merupakan polaron hole. Polaron-polaron pada lapisan aktif
akan tertarik oleh tegangan gate yang negatif ke sisi lapisan aktif yang
berbatasan dengan lapisan dielektrik. Kemudian
polaron-polaron akan
membentuk aliran antara elektroda drian- source atau arus drian-source.
13
Jika tegangan gate tetap dan tegangan drian-
source terus dinaikan, maka arus drain- source I
D-S
dari sensor FET akan berada pada daerah saturasi sampai kondisi
breakdown. Kondisi breakdown terjadi ketika tegangan drain-source V
D-S
terus diperbesar pada tegangan gate V
g
tetap sampai terjadi kebocoran.
14
Gambar 3 Struktur sensor FET
Mobilitas dari sensor FET dapat dihitung dengan persamaan:
Dimana V
TH
merupakan tegangan ambang dari sensor FET, W dan L sesuai dengan
lebar dan panjang dari kanal lapisan aktif. Nilai ยต merupakan mobilitas hole dari
polianilin dan C
i
adalah kapasitansi gate dielektrik per satuan luas.
Gambar 4 a Kurva I
D-S
terhadap V
D-S
dengan variasi V
g
.
14
Gambar 4 b Kurva I
D-S
terhadap V
g
.
14
BAB III METODOLOGI
