Penumbuhan film BaxSr1-xTio3 dan BaFeSrTio3 dan observasi sifat ferroelektriknya

PENUMBUHAN FILM Ba

x

Sr

1-x

TiO

3

DAN BaFeSrTiO

3

DAN OBSERVASI SIFAT FERROELEKTRIKNYA

Oleh:

CUCU SUNANDAR

G 74101031

DEPARTEMEN FISIKA

FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM

INSTITUT PERTANIAN BOGOR

BOGOR

2006

PENUMBUHAN FILM Ba

x

Sr

1-x

TiO

3

DAN BaFeSrTiO

3

DAN OBSERVASI SIFAT FERROELEKTRIKNYA

Oleh:

CUCU SUNANDAR

G 74101031

DEPARTEMEN FISIKA

FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM

INSTITUT PERTANIAN BOGOR

BOGOR

2006

ABSTRAK

CUCU SUNANDAR. Penumbuhan Film BaxSr1- xTiO3 dan BaFeSrTiO3 dan Observasi Sifat Ferroelektriknya. Dibimbing oleh HANEDI DARMASETIAWAN.

Hasil uji ferroelektrik menunjukkan bahwa semua sampel memiliki sifat ferroelektrik. Suhu

annealing mempengaruhi nilai polarisasi remanen dan medan koersif sampel. Semakin tinggi suhu

annealing maka nilai polarisasi remanen dan medan koersifnya akan semakin kecil karena ukuran

butir yang semakin kecil.

Suhu annealing memberikan pengaruh yang dominan terhadap nilai medan koersif dan

polarisasi remanen. Hal ini karena semakin tinggi suhu annealing, semakin besar grain size yang

dihasilkan menyebabkan medan koersif dan polarisasi remanennya sampel akan semakin tinggi. Suhu annealing yang terlalu tinggi juga dapat menyebabkan sampel men galami kerusakan yang

mengakibatkan menurunnya nilai medan koersif dan polarisasi remanen sampel.

Sampel film yang ditumbuhkan pada substrat Pt(200)/SiO2/Si(100), penambahan bahan pendadah menjadikan nilai medan koersif dan tegangan jatuh (breakdown volatge) film

meningkat. Sedangkan untuk substrat Si(100) tipe-p, penambahan bahan pendadah tidak terlihat jelas karena sampel telah mengalami kerusakan.

PENUMBUHAN FILM Ba

x

Sr

1 -x

TiO

3

DAN BaFeSrTiO

3

DAN OBSERVASI SIFAT FERROELEKTRIKNYA

Skripsi

Sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar Sarjana Sains pada Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam

Institut Pertanian Bogor

Oleh:

CUCU SUNANDAR

G 74101031

PROGRAM STUDI FISIKA

FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM

INSTITUT PERTANIAN BOGOR

BOGOR

2006

LEMBAR PENGESAHAN

Judul : Penumbuhan Film Ba

x

Sr

1-x

TiO

3

dan BaFeSrTiO

3

dan Observasi Sifat

Ferroelektriknya

Nama : Cucu Sunandar

NRP : G74101031

Menyetujui

Pembimbing Utama

Ir. Hanedi Darmasetiawan, MS

NIP 130 367 084

Mengetahui,

Dekan Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam

Institut Pertanian Bogor

Dr. Ir. Yonny Koesmaryono, MS

NIP 131 473 999

RIWAYAT HIDUP

Penulis dilahirkan di Jakarta pada tanggal 19 Juli 1983 sebagai anak ke-4 dari 4 bersaudara dari pasangan Inan Fachrudin dan Nyai Sukaenah.

Tahun 2001 penulis lulus dari SMA Negeri 47 Jakarta dan pada tahun yang sama lulus seleksi masuk IPB melalui jalur Undangan Seleksi Masuk IPB. Penulis memilih Program Studi Fisika, Departemen Fisika, Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam.

Selama mengikuti perkuliahan, penulis pernah aktif sebagai staf Departemen Olah Raga dan Seni Badan Eksekutif Himpunan Mahasiswa Fisika IPB (BE HIMAFI) periode 2002 -2004. Penulis juga pernah menjadi asisten Fisika Dasar dan Fisika Umum pada tahun 2002-2005 dan asisten praktikum Eksperimen Fisika II pada tahun 2004. Selain itu, penulis juga aktif mengajar, baik pada lembaga ataupun privat.

PRAKATA

Alhamdulillahirobbil’alamin, puji dan syukur penulis panjatkan hanya kepada Allah SWT, kebenaran mutlak alam semesta beserta isinya. Sholawat serta salam semoga tercurah kepad Rasulullah SAW. Dengan rahmat-Nya p enulis dapat menyelesaikan skripsi yang berjudul ”Penumbuhan Film Tipis BaxS r1-xTiO3 dan BaFeSrTiO3 dan Observasi Sifat

Ferroelektriknya” sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar Sarjana Sains (S.Si) pada

Departemen Fisika.

Pada kesempatan ini penulis mengucapkan terima kasih kepada pihak-pihak yang banyak membantu penulis dalam menyelesaikannya, diantara:

§ Bapak Ir. Hanedi Darmasetiawan M.S. selaku dosen pembimbing atas kesabaran, keikhlasan dan arahannya dalam membimbing penulis.

§ Bapak Dr. Irzaman, Bapak Dr. Muhammad Hikam, Ibu Yovent, Kang Tedi, Mba Titis atas diskusi, bimbingan dan dorongan semangatnya pada penulis.

§ Bapak DR. Darsikin dan Bapak Dr. Ida Usman di Laboratorium Fisika Material (Fismatel) Departemen Fisika ITB.

§ Bapak Muhammad Nur Indro M.Sc. dan Ibu Mersi Kurniati M. Si sebagai penguji atas kritikan dan masukan yang telah diberikan.

§ Pak Musiran, Pak Firman, Pak Toni dan Pak Maulana atas bantuannya selama proses penelitian.

§ Bapak dan Mamah atas kasih sayang dan do’a tulusnya yang tak terbatas. Semoga Allah membalasnya dengan segala kebaikan-Nya...

§ Keluarga Irwan Kusmadi, Keluarga Wendi Ismayadi dan Keluarga Adi Wijaya atas do’a dan dukungannya, baik dukungan dana maupun nasihat-nasihatnya.

§ Ketiga keponakanku; Puput, Kaka dan Sheva at as kecerian yang tak ternilai.

§ Yayang ”syukron ala syaqotika wamusaaditika warojaika lii,anti hayaatii, anti

ashaabibi”

§ Keluarga Wa’ Dade, Keluarga Mang Ujang dan Keluarga Mang Pudin, terima kasih doanya.

§ Ibu Lilis Aisyah, atas doa dan dukungan morilnya. § Ainul, Yei, G_Ret Co., Mogie, Thanks for everythings..

§ D’ LuxStyle’ers dan D’ Warko’ers (Yogi, Joko Soe, Luki, Joe Wawe & Ricki), terima kasih atas malam-malam yang indah bersama…

§ MAFIA 38 atas kebersamaannya.

§ MAFIA 36, 37, 39, 40 dan Instek 39.

§ Semua pihak yang ikut berperan dalam penyusunan skripsi ini.

Penulis menyadari bahwa penyusunan skripsi ini masih jauh dari kesempurnaan. Oleh karena itu penulis mengharapkan masukan baik kritikan, saran maupun koreksi yang sifatnya membangun. Semoga skripsi ini dapat bermanfaat.

Wassalamu’alaikum Wr. Wb

Bogor, Juni 2006

DAFTAR ISI

LEMBAR PENGESAHAN ... i

PRAKATA ... ii

DAFTAR ISI... ... iii

PENDAHULUAN Tujuan Penelitian... ... 1

TINJAUAN PUSTAKA Bahan Ferroelektrik... ... 1

Domain ... 2

Polarisasi Spontan (Ps) ... 2

Polarisasi Remanen (Pr) ... 2

Medan Koersif (Ec)... 2

Bahan Barium Titanat (BaTiO3) ... 2

Bahan Barium Stronsium Titanat (BST)... ... 2

Bahan Pendadah... ... 3

Besi Oksida (Fe2O3)... ... 3

BAHAN DAN METODE Tempat dan Waktu Penelitian... 3

Bahan dan Alat... ... 3

Pembuatan Film 1. Pembuatan Larutan BST dan BFST ... ... 3

2. Persiapan Substrat... 4

3. Proses Penumbuhan Film... ... 4

4. Proses Annealing... ... 4

Karakterisasi... ... 4

X-Ray Diffraction (XRD)... ... 4

Uji Ferroelektrik ... ... 4

HASIL DAN PEMBAHASAN Hasil Uji XRD ... 5

Hasil Uji Ferroelektrik ... 5

KESIMPULAN dan SARAN Kesimpulan ... 10

Saran... 10

DAFTAR PUSTAKA... ... ... 11

DAFTAR GAMBAR

1. Kurva histerisis ... 1

2. Struktur kristal BaTiO3 ... 2

3. Struktur kristal BaxSr1-xTiO3... 3

4. Proses annealing... 4

5. Struktur uji ferroelektrik... 4

6. Hasil XRD BST dan BFTS untuk: (a) substrat Pt (200)/SiO2/Si (100) dan (b) substrat Si (100) ... 5

7. Kurva histerisis BST 1 M pada substrat Pt (200)/SiO2/Si (100) dengan suhu annealing (a) 900 oC (b) 950 oC (c) 1000 oC ... 6

8. Kurva histerisis BST 1 M pada substrat Pt (200)/SiO2/Si (100) terhadap variasi (a) tegangan eksternal dan (b) suhu annealing... 7

9. Kurva histerisis BST 1 M pada substrat Si (100) tipe-p dengan suhu annealing (a) 900 oC (b) 950 oC (c) 1000 oC ... 7

10. Kurva histerisis BST 1 M pada substrat Si (100) terhadap variasi (a) tegangan eksternal dan (b) suhu annealing... 8

11. Kurva histerisis BFST 1 M 10 % pada substrat Pt (200)/SiO2/Si (100) dengan suhu annealing (a) 900 o_{C (b) 950} o_{C (c) 1000} o_{C ... 8}

12. Kurva histerisis BFST 1 M 10 % pada substrat Pt (200)/SiO2/Si (100) terhadap variasi (a) tegangan eksternal dan (b) suhu annealing... 9

13. Kurva histerisis BFST 1 M 10 % pada substrat Si (100) tipe-p dengan suhu annealing (a) 900 oC (b) 950 oC (c) 1000 oC ... 9

14. Kurva histerisis BFST 1 M 10 % pada substrat Si (100) terhadap variasi (a) tegangan eksternal dan (b) suhu annealing... 10

DAFTAR TABEL

Tabel 1 Sampel yang dibuat dalam penelitian ... 5

Tabel 2 Hasil pehitungan parameter kisi sampel BST dan BFST ... 5

DAFTAR LAMPIRAN

1. Diagram Tahap Penelitian... 13

2. Data ICDD (International Centre for Diffraction Data) ... 14

3. Perhitungan parameter kisi BST-Pt-900... 15

4. Perhitungan parameter kisi BST-Pt-1000 ... 15

5. Perhitungan parameter kisi BFST-Pt-900 ... 16

+ EL1

-EL 1

PENDAHULUAN

Film tipis ferroelektrik banyak digunakan dalam aplikasi untuk piranti elektrooptik dan elektronik. Beberapa material film tipis ferroelektrik yang penting antara lain BaSrTiO3, PbTiO3, Pb(ZrxT i1-X)O3, SrBiTaO3, Pb(Mg1/3Nb2/3)O3 dan Bi4Ti3O12. Aplikasi-aplikasi film tipis ferroelektrik menggunakan sifat dielektrik, pyroelektrik, dan elektrooptik yang khas dari bahan ferroelektrik. Sebagian dari aplikasi elektronik yang paling utama dari film tipis ferroelektrik di antaranya:

non-volatile memori yang menggunakan

kemampuan polarisasi (polarizability) yang

tinggi , kapasitor film tipis yang menggunakan sifat dielektrik, dan sensor pyroelektrik yang menggunakan perubahan konstanta dielektrik karena suhu dan aktuator piezoelektrik yang menggunakan efek piezoelektrik yaitu timbulnya polarisasi akibat perubahan tekanan. Dalam beberapa tahun terakhir, film tipis ferroelektrik yang tersusun perovskite

banyak mendapat perhatian karena memiliki kemungkinan untuk menggantikan memori CMOS berbasis material SiO2 yang sekarang digunakan sebagai FRAM (Seo et al. 2004

& Dawber et al. 2005).

Di antara material film tipis ferroelektrik yang disebutkan di atas, BaxSr1-xTiO3 (BST) banyak digunakan sebagai FRAM karena memiliki konstanta dielektrik yang tinggi dan kapasitas penyimpanan muatan yang tinggi

(high charge storage capasity)

(Seo et.al 2004). Suatu ferroelektrik RAM,

jika bahan itu memiliki nilai polarisasi sekitar 10 µC.cm-2 _{maka ia mampu menghasilkan} muatan sebanyak 1014 _{elektron per cm}-2 _untuk proses pembacaan memori (Lines et.al 1977).

Selain itu, BST dipilih karena pembuatannya dapat dilakukan di laboratorium dengan peralatan yang sederhana dan belum ada kelompok yang meneliti bahan BST dengan didadah seperti pada penelitian ini secara sistematik.

Pada penelitian ini dilakukan pembuatan film tipis BST yang didadah besi oksida (BaFeSrT iO3/BFST ) dengan metode

chemichal solution deposition (CSD) yang

kemudian diuji sifat ferroelektriknya.

Tujuan Penelitian

Tujuan dari penelitian ini adalah : 1. Melakukan penumbuhan film BST

dan BFST di atas substrat Pt(200)/SiO2/Si(100) dan substrat Si (100) tipe-p dengan metode

chemichal solution deposition

(CSD).

2. Menguj i dan mempelajari sifat ferroelektrik struktur film yang dihasilkan.

TINJAUAN PUSTAKA

Bahan Ferroelektrik

Ferroelektrik adalah gejala terjadinya perubahan polarisasi listrik secara spontan pada material tanpa gangguan medan listrik dari luar. Gejala ini pertama kali ditemukan oleh Valasek pada tahun 1921 dalam garam

Rochelle. Ferroelektrik merupakan kelompok

material dielektrik dengan polarisasi listrik internal yang lebar, serta mempunyai kemampuan untuk merubah sifat polarisasinya di dalam medan listrik yang sesuai. Material ferroelektrik dicirikan oleh kemampuannya untuk membentuk kurva histerisis yaitu kurva hubungan antara medan listrik dan polarisasi (Xu 1991).

Kurva hubungan antara polarisasi listrik (P) dan kuat medan listrik ekternal (E) ditunjukkan pada Gambar 1. Pada daerah EL1, jika kuat medan listrik ditingkatkan maka polarisasi akan meningkat cepat (OA). Namun setelah itu (E > EL1), polarisasinya naik secara perlahan hingga pada akhirnya tidak berubah lagi. Keadaan ini disebut saturasi (A B). Jika kuat medan listrik diturunkan hingga O, polarisasi listriknya tidak akan kembali ke titik O, tetapi cenderung mengikuti garis BC. Ketika medan listrik tereduksi menjadi nol, material akan memiliki polarisasi remanan (Pr) (OC). Untuk menghapus nilai polarisasi dari material dapat dilakukan dengan menggunakan sejumlah medan listrik pada arah yang berlawanan (negatif). Harga medan listrik untuk mereduksi nilai polarisasi menjadi nol disebut medan koersif (Ec). Jika pemberian medan listrik negatif tersebut dilanjutkan hingga –EL1, material akan kembali mengalami saturasi, hanya saja bernilai negatif (EF). Putaran kurva menjadi lengkap jika medan listrik dinaikkan lagi dan pada akhirnya didapatkan kurva hubungan polarisasi (P) dengan medan koersif (Ec) yang ditunjukkan loop histerisis (Xu 1991).

Domain

Dalam kristal ferroelektrik, terdapat suatu daerah yang memiliki orientasi dipol yang seragam, yang disebut domain. Struktur dan

sifat domain memegang peranan penting

dalam penentuan sifat bahan ferroelektrik (Xu 1991).

Polarisasi Saturasi (Ps)

Polarisasi saturasi tercapai pada saat seluruh arah orientasi domain searah dengan

medan listrik eksternal. Pada keadaan ini nilai polarisasinya tetap walaupun medan listrik eksternal bertambah besar.

Polarisasi Remanen (Pr)

Polarisasi remanen adalah nilai polarisasi yang tetap ada pada bahan ferroelektrik walaupun sudah tidak lagi dipengaruhi oleh medan listrik.

Medan Koersif (Ec)

Medan koersif pada bahan ferroelektrik adalah medan yang diperlukan untuk merubah polarisasinya dari nilai polarisasi remanen menjadi nol (P = 0). Nilai medan koersif dari suatu bahan bergantung dari banyak parameter diantaranya perlakuan suhu dan perlakuan listrik pada bahan.

Bahan Barium Titanat (BaTiO3)

Barium titanat (BaTiO3) adalah bahan yang bersifat ferroelektrik dan mempunyai struktur kristal perovskite (ABO3) yang jauh lebih sederhana bila dibandingkan dengan bahan ferroelektrik yang lain (Yusnafi 2001). Secara umum struktur perovskite

dengan bentuk ABO3 ditunjukkan seperti Gambar 2, dimana A dapat merupakan logam monovalen, divalen atau trivalen dan B dapat berupa unsur pentavalen, tetravalen atau trivalen sedangkan O adalah unsur oksigen (Irzaman 2005).

Ditinjau dari segi penggunaannya, bahan ini sangat praktis karena sifat kimia dan mekaniknya sangat stabil, mempunyai sifat ferroelektrik pada suhu ruang sampai di atas suhu ruang karena mempunyai suhu Curie (Tc) pada 120 0C (Yusnafi 2001). BaTiO3 telah digunakan sebagai material kapas itor permisivitas tinggi karena konstanta dielektriknya tinggi. Variasi pada komposisi kimianya menyebabkan perubahan drastis terhadap sifat fisikanya tetapi tidak merubah sifat piezoelektriknya (Aparna et al. 2001).

Gambar 2 Struktur kristal BaTiO3.

Bahan Barium Stronsium Titanat (BST)

Menurut ICDD (International Center for

Diffraction Data), BST memiliki sistem

kristal kubik dengan konstanta kisi

a = 3,947 Å untuk konsentrasi stronsium 50 %

dan a = 3,965 Å untuk konsentrasi stronsium

40 %. Giridharan et.all mendapatkan BST

dengan konstanta kisi a = 3,97 Å untuk

konsentrasi 30 % stronsium (Giridharan et al.

2001). Suhu Currie barium titanat murni adalah 130 o_{C dan dengan penambahan} stronsium akan menurunkan suhu Currie menjadi suhu kamar yang akan sangat berguna untuk spesifikasi alat tertentu (Aparna et al. 2001). Selain itu, BST juga

memiliki konstanta dielektrik yang tinggi (er >> e SiO2) sehingga dapat diaplikasikan

untuk kapasitor. Beberapa penelitian juga berpendapat kalau BST memiliki potensi untuk mengganti film tipis SiO2 pada sirkuit MOS di masa depan. Dari penelitian yang telah dilakukan sampai saat ini, film tipis BST biasanya memiliki konstanta dilektrik yang jauh lebih rendah dibandingkan dengan bentuk bulknya. Struktur mikro butir yang

baik, tingkat tekanan yang tinggi, kekosongan oksigen, formasi lapisan interfacial, dan

oksidasi pada bottom electrode atau Si

dipercaya menjadi faktor yang menyebabkan penurunan sifat listrik ini (Craciun et al.

2000). BST juga berpotensi untuk diaplikasikan untuk DRAM dan NVRAM karena kebocoran arus yang rendah (low

leakage current) dan ketahanan yang kuat

(Giridharan et al. 2001). Gambar 3

menunjukkan struktur kristal BaxSr1-xTiO3. Film tipis BST dapat dibuat dengan berbagai teknik di antaranya CSD, sputtering,

laser ablasi, MOCVD (Darmasetiawan 2005)

dan proses sol gel (Giridharan et al. 2001).

Ba2+ Ti4+ O2-

(a)

(b)

Gambar 3 Struktur kristal BaxSr1-xTiO3 (a) polarisasi ke bawah, (b) polarisasi ke atas.

Bahan Pendadah

Penambahan sedikit pendadah dapat menyebabkan perubahan parameter kisi, konstanta dielektrik, sifat elektrokimia, sifat elektrooptik dan sifat pyroelektrik dari keramik dan film tipis (Supriyatman 2004).

Bahan pendadah material ferroelektrik dibedakan menjadi dua jenis, yaitu soft dopan

dan hard dopan. Ion soft dopan dapat

menghasilkan material ferroelektrik menjadi lebih soften, seperti koefisien elastis lebih

tinggi, sifat medan koersif yang lebih rendah, faktor kualitas mekanik yang lebih rendah dan kualitas listrik yang lebih rendah. Soft dopan

disebut juga dengan istilah donor dopan

karena menyumbang valensi yang berlebih pada struktur kristal BST (Uchino 2000 dan Irzaman 2005).

Ion hard dopan dapat menghasilkan

material ferroelektrik menjadi lebih hardness,

seperti loss dielectric yang rendah, bulk

resistivitas lebih rendah, sifat medan koersif lebih tinggi, faktor kualitas mekanik lebih tinggi dan faktor kualitas listrik lebih tinggi.

Hard dopan disebut juga dengan istilah

acceptor dopan karena menerima valensi yang

berlebih di dalam struktur kristal BST (Uchino 2000 dan Irzaman 2005).

Besi Oksida (Fe2 O3)

Material besi oksida (Fe2O3) merupakan material pendadah ion akseptor (acceptor

dopan) Fe3+. Fe2O3 (hematite) memiliki

struktur kristal rombohedral dengan konstanta

kisi a = 5,0329 ± 0.001 Å dan b = 13,7492 ± 0.001 Å. Rapat jenis F e2O3

adalah 5,24 g/ml dan titik lelehnya adalah 1565 o_{C (Lide 1962). Fe}

2O3 tidak dapat larut dalam air namun dapat larut dalam asam (Lapedes 1978).

Penambahan ion dopan Fe3+ _akan membentuk ruang kosong di posisi ion O2- (O

vacancy di diagonal bidang struktur perovskite

BST). Ion dopan Fe3+ memiliki valensi lebih dari 4+, maka kekurangan muatan positif (+) akan terjadi pada struktur perovskite dan

terbentuk ruang kosong di posisi ion oksigen sebagai kompensasi untuk menjaga kenetralan muatan (electroneutraly balance). Semakin

banyak penambahan ion Fe3+ maka akan mengakibatkan semakin banyak ion oksigen yang terlepas (Uchino 2000 dan Irzaman 2005).

BAHAN DAN METODE

Tempat dan Waktu Penelitian

Penelitian ini dilakukan di Laboratorium Fisika Material Departemen Fisika IPB dan Laboratorium Fisika Material Jurusan Fisika FMIPA UI Depok dari bulan Juni 2005 sampai dengan bulan Mei 2006.

Alat dan Bahan

Alat yang digunakan pada percobaan ini adalah timbangan Sartonius Model BL 6100,

seperangkat alat reaktor spin coating, gas

hidrogen, mortal, pipet, gelas ukur Py r ex

10 ml, tabung reaksi, setrika, pinset, gunting, spatula, stop watch, sarung tangan karet,

cawan petri, beaker glass, tissue dan isolasi.

Bahan yang digunakan dalam penelitian ini adalah bubuk barium asetat [Ba(CH3COO)2, 99%], bubuk strontium asetat [Sr(CH3COO)2, 99%], titanium isopropoksida [Ti(C12O4H28), 99,999%], pelarut 2-metoksietanol [H3COCH2CH2OH, 99%], bubuk besi oksida [Fe2O3], substrat Pt(200)/SiO2/Si(100) dan substrat Si (100) tipe-p.

Pembuatan Film BST dan BFST 1. Pembuatan Larutan BST dan BFST

Larutan BST dibuat dengan menggunakan barium asetat [Ba(CH3COO)2, 99%] + strontium asetat [Sr(CH3COO)2, 99%] + O2-

Ti4+

Ba2+ / Sr2+

Film BST / BFST Bidang

Kontak

Bidang Kontak

Substrat

Pt

Lapisan alumunium

Lapisan alumunium

Film BST/ BFST Bidang Kontak Lapisan alumunium Lapisan

alumunium Bidang

Kontak

Substrat Si

Waktu Suhu

To

15 jam Tann

100 oC/jam titanium isopropoksida [Ti(C12O4H28),

99,999%]+ Fe2O3 (jika BFST) sebagai

precursor dan 2-metoksietanol

[H3COOCH2CH2OH, 99,9%] digunakan sebagai bahan pelarut (Irzaman et al. 2001).

Setelah semua bahan dicampur, larutan dikocok selama 1 jam. Larutan yang didapat kemudian ditambahkan asam asetat lalu dikocok kembali selama 30 menit. Larutan kemudian dipanaskan agar bahan-bahannya lebih banyak tercampur. Setelah itu larutan disaring agar didapat larutan yang lebih homogen.

2.Persiapan Substrat

Substrat yang digunakan adalah substrat Pt(200)/SiO2/Si(100) dan substrat Si (100) tipe-p. Dalam penum buhan film, kebersihan

permukaan substrat merupakan syarat mutlak agar film tumbuh baik dan merata.

Proses pencucian substrat Pt(200)/SiO2/Si(100) dan substrat Si (100) tipe-p yaitu dengan merendam substrat dalam metil alkohol lalu digetarkan dengan ultra sonik selama kira-kira 5 menit (sampai substrat bersih) dan dikeringkan dengan gas nitrogen selama 1 menit (Irzaman 2005).

3.Proses Penumbuhan Film

Substrat diletakkan pada reaktor spin

coating yang telah ditempel dengan isolasi

pada posisi di tengah-t engah, kemudian substrat ditetesi larutan precursor sebanyak

1 tetes dan diputar dengan menggunakan reaktor spin coating dengan kecepatan putaran

3000 rpm selama 30 detik. Proses ini dilakukan sebanyak 5 kali pengulangan agar didapat 5 lapisan pada substrat tersebut . Setelah itu substrat diambil dengan menggunakan pinset dan diletakkan pada permukaan setrika lalu dipanaskan selama 1 jam pada suhu kira-kira 120 o_C.

4.Proses Annealing

Proses annealing dilakukan dengan

menggunakan furnace model Nebertherm

Type 27. Sedangkan untuk substrat Pt(200)/SiO2/Si(100) dan substrat Si (100) tipe-p, annealing dilakukan pada suhu 900 oC,

950 o_{C dan 1000} o_C.

Proses annealing, dilakukan secara

bertahap. Awalnya suhu furnace diatur

dengan kenaikan suhu 100 oC per jam. Setelah itu, furnace diatur agar dapat menahan suhu

annealing selama 15 jam. Selanjutnya

dilakukan furnace cooling sampai suhu ruang.

Secara umum , proses annealing seperti

Gambar 4.

Gambar 4 Proses annealing.

Karakterisasi

X-Ray Diffraction (XRD)

Fungsi XRD adalah untuk menentukan sistem kristal (kubus, tetragonal, ortorombik, rombohedral, heksagonal, monoklin, triklin), menentukan kualitas kristal (single crystal, polysrystal, amorphous), menentukan simetri kristal, menentukan cacat kristal, mencari parameter kristal (parameter kisi, jarak antar atom, jumlah atom per unit sel), identifikasi campuran (misal pada alloy) dan analisis kimia. Semua pengamatan dilakukan dari sudut (2?) 400 sampai 600 dengan kenaikan sudut 0,020 _{setiap lima detik.}

Uji Ferroelektrik

Tujuan uji ini adalah untuk menentukan sifat ferroelektrik film yang didapat. Dari uji ini diperoleh nilai polarisasi saturasi (Ps), polarisasi remanen (Pr) dan medan koersif (Ec) dari film. Dalam uji ini, film tipis dibentuk menjadi struktur seperti pada Gambar 5. Pada penelitian kali ini digunakan alat Radiant Technologi A Charge Ver.2.2.

(a)

(b)

Gambar 5 Struktur uji ferrolektrik

(a) uji ferroelektrik pada subst rat Pt(200)/SiO2/Si(100), (b) uji ferroelektrik pada substrat Si (100) tipe-p.

HASIL DAN PEMBAHASAN

Sampel yang dihasilkan pada penelitian ini dapat dilihat pada Tabel 1.

Tabel 1 Sampel yang dibuat dalam penelitian

Nama

Sampel Substrat Suhu Annealing (o_C)

BST

Pt(200)/SiO2/Si(100)

900 950 1000 Si (100) tipe-p

900 950 1000

BFST

Pt(200)/SiO2/Si(100)

900 950 1000 Si (100) tipe -p

900 950 1000

Hasil Uji XRD

Pada penelitian ini, uji XRD dilakukan dengan sudut difraksi (2?) 20o sampai dengan 80o dengan kenaikan sudut 0,02o. Hasil uji XRD dapat dilihat pada Gambar 6.

0 200 400 600 800 1000 1200 1400 1600

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90

2 Theta

Intensitas

BFST-900 BFST-950 BFST-1000 BST-900 BST-1000

BST (111)

Pt

BST (220)

(a)

0 50 100 150 200 250

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90

2 Theta

Intensitas

BFST-900 BFST-950 BFST-1000 BST-900 BST-1000

Si

(b)

Gambar 6 Grafik XRD BST dan BFST untuk: (a) substrat Pt(200)/SiO2/Si(100) dan (b) substrat

Si (100) tipe -p.

Pada Gambar 6 dapat dilihat bahwa penambahan suhu annealing menyebabkan

perbedaan sifat film. Semua sampel yang ditumbuhkan pada substrat Si(100) sudah mengalami kerusakan, seperti pada Gambar 6. Sedangkan tidak semua sampel yang ditumbuhkan pada susbstrat Pt(200)/SiO2/Si(100) mengalami kerusakan. Menurut Adem, Platina (Pt) sangat baik digunakan sebagai bottom electrode untuk

piranti film tipis ferroelektrik-dielektrik karena memiliki sifat konduktivitas termal yang tinggi (71,6 Wm-1_K-1_{) stabilitas yang} baik dalam suasana oksigen (Adem 2003).

Semakin tinggi suhu annealing, sampai

batas tertentu, dapat meningkatkan kualitas kristal. Namun suhu annealing yang terlalu

tinggi dapat merusak kristal. Hal ini terlihat pada sampel BFST yang ditumbuhkan pada substrat Pt(200)/SiO2/Si(100) sampel telah mengalami kerusakan pada suhu annealing

yang semakin tinggi.

Penambahan bahan pendadah juga mempengaruhi sampel. Hal ini terlihat pada suhu annealing 1000 oC, untuk substrat

Pt(200)/SiO2/Si(100), film tipis BST bersifat kristal sedangkan film tipis BFST mengalami kerusakan.

Hasil perhitungan konstanta kisi menunjukkan bahwa semua sampel bersifat tetragonal. Hasil perhitungan konstanta kisi dapat dilihat pada Tabel 2.

Tabel 2 Hasil perhitungan parameter kisi sampel BST dan BFST

Nama sample Parameter kisi (Å) Bentuk _kristal

a c c/a

BST-Pt-900 3,8469 4,1174 1,0703 tetragonal

BST-Pt-1000 3,8472 4,1137 1,0693 tetragonal

BST-Si-900 - - - rusak

BST-Si-1000 - - - rusak

BFST-Pt-900 3,8766 4,1389 1,0677 tetragonal

BFST-Pt-950 3.8280 4.0856 1.0673 tetragonal

BFST-Pt-1000 - - - rusak

BFST-Si-900 - - - rusak

BFST-Si-950 - - - rusak

Hasil Uji Ferroelektrik

Hasil penelitian menunjukkan bahwa semua sampel yang dibuat, baik itu BST 1 M maupun BFST 1 M 10 %, bersifat ferroelektrik. Hal ini dapat dilihat dari kurva histerisis yang terbentuk dari setiap sampelnya. Perlakuan perbedaan suhu

annealing, penambahan bahan pendadah dan

perbedaan substrat pun mempengaruhi nilai-nilai parameter yang didapat dari uji ferroelektrik. Pada penelitian ini uji ferroelektrik dilakukan dengan memberikan variasi tegangan dari 5 V sampai dengan 13 V.

Kurva Histerisis BST 1 M

Kurva histerisis film BST 1 M pada substrat Pt(200)/SiO2/Si(100) hasil penelitian dapat dilihat pada Gambar 7

-300 -200 -100 0 100 200 300

- 8 -6 -4 -2 0 2 4 6 8

Kuat Medan Listrik (kV.cm-1)

Polarisasi (

µC.cm

-2 )

9 V 10 V 11 V 12 V

(a)

-300 -200 -100 0 100 200 300

-8 - 6 -4 -2 0 2 4 6 8

Kuat Medan Listrik (kV.cm- 1)

Polarisasi (

µ

C.cm

-2)

9 V 10 V 11 V 12 V

(b)

-300 -200 -100 0 100 200 300

-8 -6 -4 -2 0 2 4 6 8

Kuat Medan Listrik (kV.cm-1 )

Polarisasi (

µ

C.cm

-2)

9 V 10 V 11 V 12 V

(c)

Gambar 7 Kurva histerisis BST 1 M pada substrat Pt(200)/SiO2/Si(100) dengan suhu annealing

(a) 900 o_{C (b) 950} o_{C (c) 1000} o_C.

Dari Gambar 7 dapat dilihat bahwa semakin besar tegangan yang diberikan maka bentuk kurvanya pun akan semakin melebar. Dalam kurva ini, lebar dari kurva menunjukkan kuat medan (kV.cm-2) yang terukur pada sampel. Hal ini karena kenaikan tegangan menyebabkan lebih banyak orientasi

domain yang sejajar sehingga kuat medannya

pun akan semakin bertambah (Adem 2003). Pada sampel film BST 1 M dengan suhu

annealing 950 OC dan 1000 OC, yang diberi

tegangan ekternal 12 V, kurva yang terbentuk tidak lagi sempurna. Hal ini menunjukkan bahwa tegangan yang diberikan kepada sampel sudah melewati tegangan jatuh

(breakdown voltage) yang menyebabkan

sampel sudah tidak lagi berada pada keadaan ferroelektrik melainkan sudah menjadi paraelektrik yaitu keadaan dimana sampel tidak lagi memiliki polarisasi spontan (Adem 2003).

Gambar 8 menunjukkan kurva histerisis film yang divariasikan tegangan eksternal dan suhu annealing.

-300 -200 -100 0 100 200 300

-8 -4 0 4 8

Kuat Medan Listrik (kV.cm-1)

Polarisasi (

µ

C.cm

-2)

5 V 9 V 13 V

-300 -200 -100 0 100 200 300

-8 -6 -4 -2 0 2 4 6 8

Kuat Medan Listrik (kV.cm-1

) Polarisasi ( µ C.cm -2) 900 950 1000 (b)

Gambar 8 Kurva histerisis BST 1 M pada substrat Pt(200)/SiO2/Si(100) terhadap variasi (a) tegangan eksternal dan (b) suhu annealing.

Pada tegangan ekternal 5 V, kurva histerisis yang terbentuk belum sempurna. Hal ini disebabkan semua domain belum

terorientasi pada arah yang sama dengan medan eksternal.

Variasi tegangan ekternal dan suhu

annealing sedikit mempengaruhi polarisasi

saturasi sampel. Setelah tercapai kondis i jenuh, penambahan tegangan tidak menambah nilai polarisasi saturasi karena pada keadaan ini semua domain telah terorientasi pada arah

yang sama (Adem 2003). Setelah keadaan saturasi, pemberian tegangan ekternal yang semakin besar akan menyebabkan sampel kehilangan sifat ferroelektriknya.

Nilai polarisasi remanen sangat dipengaruhi oleh suhu annealing. Pada

penelitian ini semakin tinggi suhu annealing,

maka nilai polarisasi remanennya akan semakin rendah. Nilai polarisasi remanen yang semakin rendah disebabkan grain size

yang semakin kecil dan seragam (Adem 2003).

Suhu annealing pun menyebabkan

perbedaan nilai medan koersif sampel. Menurut Koutsaroff et al., suhu annealing

mempengaruhi grain size yang terbentuk pada

sampel. Semakin tinggi suhu, maka grain size

yang terbentuk pun akan semakin bertambah (Koutsaroff et al. 2002). Di bawah ukuran

critical grain size, terjadi transisi struktur

domain dari multi-domain menjadi mono

-domain yang lebih stabil. Jadi untuk

reorientasi domain dalam medan listrik

eksternal menjadi lebih sulit sehingga meningkatkan medan koersif (Ren et al 1996).

Pada sampel BST yang ditumbuhkan pada substrat Pt(200)/SiO2/Si(100), kenaikan suhu

annealing menyebabkan grain size semakin

kecil (hal ini dapat dilihat dari bentuk puncak hasil XRD) sehingga medan koersif sampel pun menurun.

Kurva histerisis film BST 1 M pada

substrat Si (100) tipe-p hasil penelitian dapat dilihat pada Gambar 9.

-300 -200 -100 0 100 200 300

- 8 -6 - 4 -2 0 2 4 6 8

Kuat Medan Listrik (kV.cm-1

) Polarisasi ( µ C.cm -2) 9 V 10 V 11 V 12 V (a) -300 -200 -100 0 100 200 300

-8 -6 -4 -2 0 2 4 6 8

Kuat Medan Listrik (kV.cm-1₎

Polarisasi ( µ C.cm -2) 9 V 10 V 11 V 12 V (b) -300 -200 -100 0 100 200 300

-8 -6 -4 -2 0 2 4 6 8

Kuat Medan Listrik (kV.cm-1 ) Polarisasi ( µ C.cm -2 ) 9 V 10 V 11 V 12 V (c)

Gambar 9 Kurva histerisis BST 1 M pada substrat

Si(100) tipe-p dengan suhu annealing

(a) 900 o_{C (b) 950} o_{C (c) 1000} o_C.

Dari Gambar 9 dapat dilihat bahwa semakin besar tegangan yang diberikan maka bentuk kurvanya pun akan semakin melebar. Hal ini karena penambahan tegangan menyebabkan semakin banyak domain yang

Pada sampel film BST 1 M dengan suhu

annealing 950 OC dan 1000 OC, pada

tegangan ekternal 12 V, kurva yang terbentuk tidak lagi sempurna. Hal ini disebabkan tegangan yang diberikan pada sampel sudah melewati tegangan jatuh (breakdown voltage)

sehingga sampel sudah tidak lagi berada pada keadaan ferroelektrik melainkan sudah menjadi paraelektrik.

Gambar 10 menunjukkan kurva histrisis film yang divariasikan tegangan eksternal dan suhu annealing.

-300 -200 -100 0 100 200 300

-8 -4 0 4 8

Kuat Medan Listrik (kV.cm- 1)

Polarisasi ( µ C.cm -2) 5 V 9 V 13 V (a) -300 -200 -100 0 100 200 300

-8 -6 -4 -2 0 2 4 6 8

Kuat Medan Listrik (kV.cm-1)

Polarisasi ( µ C.cm -2 ) 900 950 1000 (b)

Gambar 10 Kurva histerisis BST 1 M pada substrat Si(100) tipe-p terhadap variasi (a) tegangan eksternal dan (b) suhu annealing.

Pada tegangan ekternal 5 V, belum semua

domain terorientasi pada arah yang sama. Hal

ini dapat terlihat pada bentuk kurva yang terbent uk.

Variasi tegangan ekternal dan suhu

annealing sedikit mempengaruhi polarisasi

saturasi sampel. Setelah kondisi jenuh, penambahan tegangan ekternal tidak merubah nilai polarisasi saturasi karena semua domain

telah terorientasi pada arah yang sama (Adem 2003).

Pada sampel BST 1 M yang ditumbuhkan di substrat Si (100) tipe-p, kenaikan suhu

annealing menyebabkan nilai polarisasi

remanen dan medan koersif sampel menurun. Hal ini karena kondisi sampel yang sudah mengalami kerusakan.

Kurva Histerisis BFS T 1 M

Kurva histerisis film B FST 1 M 10 % pada substrat Pt(200)/SiO2/Si(100) hasil penelitian dapat dilihat pada Gambar 11.

-300 -200 -100 0 100 200 300

-8 -6 -4 - 2 0 2 4 6 8

Kuat Medan Listrik (kV.cm- 1₎

Polarisasi ( µ C.cm -2) 9 V 10 V 11 V 12 V (a) -300 -200 -100 0 100 200 300

-8 -6 -4 -2 0 2 4 6 8

Kuat Medan Listrik (kV.cm- 1₎

Polarisasi ( µ C.cm -2) 9 V 10 V 11 V 12 V (b) -300 -200 -100 0 100 200 300

-8 -6 - 4 -2 0 2 4 6 8

Kuat Medan Listrik (kV.cm- 1₎

Polarisasi ( µ C.cm -2) 9 V 10 V 11 V 12 V (c)

Gambar 11 Kurva histerisis BFST 1 M 10 % pada substrat Pt(200)/SiO2/Si(100) dengan suhu annealing

Dari Gambar 11 dapat dilihat bahwa semakin besar tegangan yang diberikan maka bentuk kurvanya pun akan semakin melebar karena semakin banyak domain yang memiliki

orientasi yang sama (Adem 2003).

Pada sampel film BST 1 M yang didadah dengan Fe2O3 10 %, dari semua tegangan eksternal yang diberikan (9V - 12V), pada semua suhu annealing sampel masih berada

pada keadaan ferroelektrik. Hal ini karena penambahan ion pendadah acceptor dapat

menaikan sifat kelistrikan film tipis ferroelektrik (Uchino 2000).

Gambar 12 menunjukkan kurva histrisis film yang divariasikan tegangan eksternal dan suhu annealing.

-300 -200 -100 0 100 200 300

-8 -4 0 4 8

Kuat Medan Listrik (kV.cm-1)

Polarisasi ( µ C.cm -2) 5 V 9 V 13 V (a) -300 -200 -100 0 100 200 300

-8 -6 -4 -2 0 2 4 6 8

Kuat Medan Listrik (kV.cm-1)

Polarisasi ( µ C.cm -2) 900 950 1000 (b)

Gambar 12 Kurva histerisis BFST 1 M 10 % pada substrat Pt(200)/SiO2/Si(100). terhadap variasi (a) tegangan eksternal dan (b) suhu annealing.

Pada tegangan ekternal 5 V, kurva histerisis yang terbentuk belum sempurna karena belum tercapai saturasi. Hal ini disebabkan semua domain belum terorientasi

pada arah yang sama dengan medan eksternal. Variasi tegangan ekternal dan suhu

annealing sedikit mempengaruhi polarisasi

saturasi sampel. Setelah tercapai kondisi saturasi, penambahan tegangan eksternal tidak akan mempengaruhi nilai polarisasi (Adem 2003).

Nilai polarisasi remanen dan medan koersif sampel BSFT dipengaruhi adanya tambahan bahan pendadah besi (Fe, valensi III). Akibat pendadahan Fe terjadi cacat kristal dalam sturktur BFST dan membuat

multi-domain ”sedikit acak” karena terjadi

kekosongan (vacancy) ion O (O2-) yang

akhirnya menyebabkan nilai Ps maupun medan koersif berubah (Uchino 2000).

Kurva histerisis film BST 1 M yang didadah Fe2O3 10 % pada substrat Si(100) tipe-p hasil penelitian dapat dilihat pada Gambar 13. -300 -200 -100 0 100 200 300

- 8 - 6 -4 -2 0 2 4 6 8

Kuat Medan Listrik (kV.cm-1 ) Polarisasi ( µ C.cm -2) 9 V 10 V 11 V 12 V (a) -300 -200 -100 0 100 200 300

- 8 -6 -4 -2 0 2 4 6 8

Kuat Medan Listrik (kV.cm-1 ) Polarisasi ( µ C.cm -2) 9 V 10 V 11 V 12 V (b) -300 -200 -100 0 100 200 300

-8 -6 -4 -2 0 2 4 6 8

Kuat Medan Listrik (kV.cm-1₎

Polarisasi ( µ C.cm -2) 9 V 10 V 11 V 12 V (c)

Gambar 13 Kurva histerisis BFST 1 M 10 % pada substrat Si(100) tipe-p dengan suhu annealing

Dari Gambar 13 dapat dilihat bahwa semakin besar tegangan yang diberikan maka bentuk kurvanya pun akan semakin melebar karena semakin banyak domain yang memiliki

orientasi yang sama (Adem 2003).

Pada sampel film BFST 1 M dengan suhu annealing950 O_{C dan 1000} O_{C, pada tegangan} eksternal 12 V, kurva yang terbentuk tidak lagi sempurna. Hal ini menunjukkan bahwa tegangan yang diberikan kepada sampel sudah melewati tegangan jatuh (breakdown voltage)

yang menyebabkan sampel sudah tidak lagi berada pada keadaan ferroelektrik melainkan sudah menjadi paraelektrik yaitu keadaan dimana sampel tidak lagi memiliki polarisasi spontan (Adem 2003).

Gambar 14 menunjukkan kurva histrisis film yang divariasikan tegangan eksternal dan suhu annealing.

-300 -200 -100 0 100 200 300

-8 -4 0 4 8

Kuat Medan Listrik (kV.cm-1)

Polarisasi (

µ

C.cm

-2)

5 V 9 V 13 V

(a)

-300 -200 -100 0 100 200 300

-8 -6 -4 -2 0 2 4 6 8

Kuat Medan Listrik (kV.cm-1)

Polarisasi (

µ

C.cm

-2)

900 950 1000

(b)

Gambar 14 Kurva histerisis BFST 1 M 10 % pada substrat Si(100) tipe -p terhadap variasi (a) tegangan eksternal dan (b) suhu annealing.

Pada tegangan ekternal 5 V, kurva histerisis yang terbentuk belum sempurna. Hal ini disebabkan semua domain belum

terorientasi pada arah yang sama dengan medan eksternal.

Variasi tegangan ekternal dan suhu

annealing sedikit mempengaruhi polarisasi

saturasi sampel. Penambahan tegangan eksternal setelah kondisi saturasi tidak akan mempengaruhi nilai polarisasi (Adem 2003) .

Nilai polarisasi remanen dan medan koersif sampel yang ditumbuhkan pada substrat Si(100) tipe-p mengalami penurunan penurunan dengan meningkatnya suhu

annealing. Hal ini terjadi karena bentuk

sampel y ang semakin rusak.

Penambahan bahan pendadah Fe2O3 pada film BST yang ditumbuhkan pada substrat Si (100) tipe-p tidak dapat terlihat jelas karena sampel sudah mengalami kerusakan.

KESIMPULAN DAN SARAN

Kesimpulan

Film BST murni dan dengan bahan pendada h Fe2O3 memiliki sifat ferroelektrik, hal ini terlihat dari kurva histerisis yang dihasilkan berdasrkan uji ferroelektrik.

Suhu annealing memberikan pengaruh

yang dominan terhadap nilai medan koersif dan polarisasi remanen. Hal ini karena semakin tinggi suhu annealing, semakin besar

grain size yang dihasilkan menyebabkan

medan koersif dan polarisasi remanennya sampel akan semakin tinggi . Suhu annealing

yang terlalu tinggi juga dapat menyebabkan sampel mengalami kerusakan yang mengakibatkan menurunnya nilai medan koersif dan polarisasi remanen sampel.

Setelah tercapai kondisi saturasi, pemberian tegangan ekternal yang semakin besar akan menyebabkan hilangnya sifat ferroelektrik sampel.

Sampel film yang ditumbuhkan pada substrat Pt(200)/SiO2/Si(100), penambahan bahan pendadah menyebabkan nilai medan koersif dan tegangan jatuh (breakdwon

voltage) film meningkat. Sedangkan untuk

substrat Si(100) tipe-p, penambahan bahan pendadah tidak terlihat jelas karena sampel telah mengalami kerusakan.

Untuk aplikasi memori, sampel BST 1 M dengan suhu annealing 1000 oC adalah yang

paling baik karena memiliki polarisasi remanen yang tinggi dan medan koersif yang rendah.

Saran

Pada penelitian selanjutnya disarankan untuk melakukan penumbuhan film dengan suhu yang lebih rendah agar mendapatkan hasil film dengan kristalitas yang lebih baik

DAFTAR PUSTAKA

Adem U. 2003. Preparation of

BaxSr1-xTiO3 Thin Films by Chemical

Solution Deposition and Their Electrical

Characterization [Tesis]

Aparna M , Bhimasankaram T, Suryanarayana SV, Prasad G, Kumar GS. 2001. Efect of Lantalum Doping on Electrical and Electromechanical Properties of Ba1-xLaxTiO3. Bull Mater Sci., Vol 24,

No. 5. Page 497-504.

Cole MW, Geyer RG. 2004. Novel Tuneable Acceptor Doped BST Thin Film for High

Quality Microwaves Devices.Revista

Mexicana de Fisica Vol 50(3) Page 232-238.

Craciun VJ, Howard M, Lambers ES, Singh RK. 2000. Low Temperature Growth of Barium Stronsium Titanate Films by Ultraviolet-Assisted Pulsed

Laser Depoasition. Mat. Res. Soc. Symp.

Vol 617. Materials Research Society. Darmasetiawan H. 2005. Optimasi

Penumbuhan Film Tipis BaTiO3 yang didadah Indium dan Vanadium (BIVT) serta penerapannya sebagai Sel Surya. IPB.

Giridharan NV, et al. 2001. Structural, Mor pholgical and Electrical Studies on Barium Stronsium Titanate Thin Film

Prepared by Sol-Gel Technique. Crystal

Research Technology Vol 36(1) Page 65-72.

Irzaman, Darmasetiawan H, Indro MN, Sukaryo SG, Hikam M, Na Peng Bo, Barmawi M. 2001. Electrical Properties

of Crystaline Ba0,5Sr0,5TiO3 Thin Film.

Irzaman. 2005. Studi Lapisan Tipis Pyroelektrik PbZr0,52T i0,48O3 (PZT) yang Didadah Tantalum dan Penerapannya Sebagai Infra Merah [Disertasi].

Koutsaroff et al,. 2002. Dielectric Properties

Of (Ba,Sr)TiO3 MOD Films Grown on

Various Substrates. Procededings of The

13th _{IEEE Inmternational Symposium on} Aplications of Ferroelectric 2002. Kotecki et al,. 1999. (Ba,Sr)TiO3 Dielectrics

for Future Stacked-Capasitor DRAM.

IBM Journal of Research and Development. Volume 43. No 3.

Lapedes DN, 1978. McGraw-Hill Dictionary of Scientific and Technical Terms Second

Edition. McGraw -Hill Inc.

Lide DR. 1962. Handbook of Chemistry and

Physics 71st Edition. Chemichal Rubber

Publishing Company. USA

Lines M E, Glass AM. 1977. Principles and Applications of Ferroelectrics and

Related Materials. Clarendon Press.

Great Britain.

Ren et al,. 1996. Size-Related

Ferroelctric-Domain-Structure transition in a

polycrystalin PbTio3 Thin Film. Rhysical

Review B, Vol 54, No 20, Page 337 -340 Seo JY, Park SW. 2004. Chemical

Mechanical Planarization Characteristic of Ferroelectric Film for FRAM

Applications. Journal of Korean Physical

Society, Vol 45, No. 3, Page 769-772. Supriyatman. 2004. Uji Sifat Listrik struktur

Kapasitor Film Tipis Bahan PbZrxT i1- xO3 Doping In2O3 [Skripsi]. Bogor: Institut Pertanian Bogor.

Uchino K. 2000. Ferroelectric Devices.

Marcel Dekker, Inc. USA.

Xu Y. 1991. Ferroelectric Material and Their

Applications. North-Holland. Netherland.

Yusnafi. 2001. P embuatan Keramik Barium Titanat Untuk Peralatan Elektronik. Elektro Indonesia Nomor 35 Tahun VI.

Lampiran 1. Diagram Tahap Penelitian

2-metoksietanol [H3COOCH2CH2OH,

99.9 %]

Berhenti

Barium asetat [Ba(CH3COO)2,

99%]

Dilakukan

spin coating

pada 3000 rpm selama 30 detik per lapis

pada substrat Si(100) tipe-p, Pt(200)/SiO

2

/Si(100) yang berukuran 5mm x 5mm

sebanyak 5 kali pelapisan

Annealing

pada suhu 900

o

C, 950

o

C dan 1000

o

C selama

15 jam pada kondisi udara atmosfer di Furnace Model Nebertherm Type 27

untuk mendapatkan film

precursor

BST / BFST

Dikocok selama 1 jam

Ditambah asam asetat dan dikocok lagi selama 30 menit

Analisis dan karakterisasi : struktur dan kristanilitas film (XRD Diano type 2100E),

Uji histerisis dengan ”

radian t a charge

” Ver. 2.2

Film

BST / BFST

Strontium asetat [Sr(CH3COO)2,

99 %]

Titanium isopropoksida [Ti(C12O4H28),

99.999 %]

Dipanaskan

Disaring

Bahan pendadah Fe2O3 / Nb2O5

Å

Å

Å

Å Lampiran 3. Perhitungan parameter kisi

BST-Pt-900

No 2θ d value h k l

1 39.680 2.2696 1 1 1

2 46.140 1.9658

3 68.954 1.3601 2 2 0

2 2 2 2 2 2 1 c l a k h d + + = Untuk

2θ = 68.954 d = 1.3601 hkl = (220)

8469 . 3 8 3601 . 1 2 2 3601 . 1 1 1 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 = = + = + = + = + + = a a k h d a a k h d c l a k h d

2θ = 39.680 d = 2.2696 hkl = (111)

1174 . 4 8469 . 3 2 2696 . 2 1 1 1 8469 . 3 1 1 2696 . 2 1 1 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 = − = + + = + + = c c c c l a k h d Jadi, 0703 . 1 8469 . 3 1174 . 4 = = a c a c

Lampiran 4. Perhitungan parameter kisi BST-Pt-1000

No 2θ d value h k l 1 39.690 2.2691 1 1 1 2 46.195 1.9636 3 68.990 1.3602 2 2 0

2 2 2 2 2 2 1 c l a k h d + + = Untuk

2θ = 68.990 d = 1.3602 hkl = (220)

8472 . 3 8 3602 . 1 2 2 3602 . 1 1 1 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 = = + = + = + = + + = a a k h d a a k h d c l a k h d

2θ = 39.690 d = 2.2691 hkl = (111)

1137 . 4 8472 . 3 2 2691 . 2 1 1 1 8472 . 3 1 1 2691 . 2 1 1 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 = − = + + = + + = c c c c l a k h d Jadi, 0693 . 1 8472 . 3 1137 . 4 = = a c a c

Å

Å

Å

Å Lampiran 5. Perhitungan parameter kisi

BFST -Pt-900

No 2θ d value h k l 1 39.395 2.2854 1 1 1 2 45.830 1.9783 3 68.390 1.3706 2 2 0

2 2 2 2 2 2 1 c l a k h d + + = Untuk

2θ = 68.390 d = 1.3706 hkl = (220)

8766 . 3 8 3706 . 1 2 2 3706 . 1 1 1 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 = = + = + = + = + + = a a k h d a a k h d c l a k h d

2θ = 39.395 d = 2.2854 hkl = (111)

1389 . 4 8766 . 3 2 2854 . 2 1 1 1 8766 . 3 1 1 2854 . 2 1 1 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 = − = + + = + + = c c c c l a k h d Jadi, 0677 . 1 8766 . 3 1389 . 4 = = a c a c

Lampiran 6. Perhitungan parameter kisi BFST-Pt-950

No 2q d value h k l 1 39.920 2.2565 1 1 1 2 46.460 1.9530 3 69.385 1.3534 2 2 0

2 2 2 2 2 2 1 c l a k h d + + = Untuk

2θ = 6 9.385 d = 1.3534 hkl = (220)

8280 . 3 8 3534 . 1 2 2 3534 . 1 1 1 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 = = + = + = + = + + = a a k h d a a k h d c l a k h d

2θ = 39.920 d = 2.2565 hkl = (111)

0856 . 4 8280 . 3 2 2565 . 2 1 1 1 8280 . 3 1 1 2565 . 2 1 1 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 = − = + + = + + = c c c c l a k h d Jadi, 0673 . 1 8280 . 3 0856 . 4 = = a c a c

DAFTAR PUSTAKA

Adem U. 2003. Preparation of BaxSr1-xTiO3 Thin Films by Chemical

Solution Deposition and Their Electrical Characterization [Tesis]

Aparna M , Bhimasankaram T, Suryanarayana SV, Prasad G, Kumar GS. 2001. Efect of Lantalum Doping on Electrical and Electromechanical Properties of Ba1-xLaxTiO3. Bull Mater Sci., Vol 24, No. 5. Page 497-504.

Cole MW, Geyer RG. 2004. Novel Tuneable Acceptor Doped BST Thin Film for High Quality Microwaves Devices.Revista Mexicana de Fisica Vol 50(3) Page 232-238.

Craciun VJ, Howard M, Lambers ES, Singh RK. 2000. Low Temperature Growth of Barium Stronsium Titanate Films by Ultraviolet-Assisted Pulsed Laser Depoasition. Mat. Res. Soc. Symp. Vol 617. Materials Research Society. Darmasetiawan H. 2005. Optimasi

Penumbuhan Film Tipis BaTiO3 yang didadah Indium dan Vanadium (BIVT) serta penerapannya sebagai Sel Surya. IPB.

Giridharan NV, et al. 2001. Structural, Mor pholgical and Electrical Studies on Barium Stronsium Titanate Thin Film Prepared by Sol-Gel Technique. Crystal Research Technology Vol 36(1) Page 65-72.

Irzaman, Darmasetiawan H, Indro MN, Sukaryo SG, Hikam M, Na Peng Bo, Barmawi M. 2001. Electrical Properties of Crystaline Ba0,5Sr0,5TiO3 Thin Film. Irzaman. 2005. Studi Lapisan Tipis

Pyroelektrik PbZr0,52T i0,48O3 (PZT) yang

Didadah Tantalum dan Penerapannya Sebagai Infra Merah [Disertasi].

Koutsaroff et al,. 2002. Dielectric Properties Of (Ba,Sr)TiO3 MOD Films Grown on Various Substrates. Procededings of The 13th _{IEEE Inmternational Symposium on}

Aplications of Ferroelectric 2002. Kotecki et al,. 1999. (Ba,Sr)TiO3 Dielectrics

for Future Stacked-Capasitor DRAM. IBM Journal of Research and Development. Volume 43. No 3.

Lapedes DN, 1978. McGraw-Hill Dictionary of Scientific and Technical Terms Second Edition. McGraw -Hill Inc.

Lide DR. 1962. Handbook of Chemistry and Physics 71st Edition. Chemichal Rubber Publishing Company. USA

Lines M E, Glass AM. 1977. Principles and Applications of Ferroelectrics and Related Materials. Clarendon Press. Great Britain.

Ren et al,. 1996. Size-Related Ferroelctric-Domain-Structure transition in a polycrystalin PbTio3 Thin Film. Rhysical Review B, Vol 54, No 20, Page 337 -340 Seo JY, Park SW. 2004. Chemical

Mechanical Planarization Characteristic of Ferroelectric Film for FRAM Applications. Journal of Korean Physical Society, Vol 45, No. 3, Page 769-772. Supriyatman. 2004. Uji Sifat Listrik struktur

Kapasitor Film Tipis Bahan PbZrxT i1- xO3

Doping In2O3 [Skripsi]. Bogor: Institut

Pertanian Bogor.

Uchino K. 2000. Ferroelectric Devices. Marcel Dekker, Inc. USA.

Xu Y. 1991. Ferroelectric Material and Their Applications. North-Holland. Netherland. Yusnafi. 2001. P embuatan Keramik Barium Titanat Untuk Peralatan Elektronik. Elektro Indonesia Nomor 35 Tahun VI.

Lampiran 1. Diagram Tahap Penelitian

2-metoksietanol [H3COOCH2CH2OH,

99.9 %]

Berhenti

Barium asetat

[Ba(CH3COO)2,

99%]

Dilakukan

spin coating

pada 3000 rpm selama 30 detik per lapis

pada substrat Si(100) tipe-p, Pt(200)/SiO

2

/Si(100) yang berukuran 5mm x 5mm

sebanyak 5 kali pelapisan

Annealing

pada suhu 900

o

C, 950

o

C dan 1000

o

C selama

15 jam pada kondisi udara atmosfer di Furnace Model Nebertherm Type 27

untuk mendapatkan film

precursor

BST / BFST

Dikocok selama 1 jam

Ditambah asam asetat dan dikocok lagi selama 30 menit

Analisis dan karakterisasi : struktur dan kristanilitas film (XRD Diano type 2100E),

Uji histerisis dengan ”

radian t a charge

” Ver. 2.2

Film

BST / BFST

Strontium asetat

[Sr(CH3COO)2,

99 %]

Titanium isopropoksida [Ti(C12O4H28),

99.999 %]

Dipanaskan

Disaring

Bahan pendadah Fe2O3 / Nb2O5

Å

Å

Å

Å Lampiran 3. Perhitungan parameter kisi

BST-Pt-900

No 2θ d value h k l

1 39.680 2.2696 1 1 1

2 46.140 1.9658

3 68.954 1.3601 2 2 0

2 2 2 2 2 2 1 c l a k h d + + = Untuk

2θ = 68.954 d = 1.3601 hkl = (220)

8469 . 3 8 3601 . 1 2 2 3601 . 1 1 1 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 = = + = + = + = + + = a a k h d a a k h d c l a k h d

2θ = 39.680 d = 2.2696 hkl = (111)

1174 . 4 8469 . 3 2 2696 . 2 1 1 1 8469 . 3 1 1 2696 . 2 1 1 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 = − = + + = + + = c c c c l a k h d Jadi, 0703 . 1 8469 . 3 1174 . 4 = = a c a c

Lampiran 4. Perhitungan parameter kisi BST-Pt-1000

No 2θ d value h k l 1 39.690 2.2691 1 1 1 2 46.195 1.9636 3 68.990 1.3602 2 2 0

2 2 2 2 2 2 1 c l a k h d + + = Untuk

2θ = 68.990 d = 1.3602 hkl = (220)

8472 . 3 8 3602 . 1 2 2 3602 . 1 1 1 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 = = + = + = + = + + = a a k h d a a k h d c l a k h d

2θ = 39.690 d = 2.2691 hkl = (111)

1137 . 4 8472 . 3 2 2691 . 2 1 1 1 8472 . 3 1 1 2691 . 2 1 1 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 = − = + + = + + = c c c c l a k h d Jadi, 0693 . 1 8472 . 3 1137 . 4 = = a c a c

Å

Å

Å

Å Lampiran 5. Perhitungan parameter kisi

BFST -Pt-900

No 2θ d value h k l 1 39.395 2.2854 1 1 1 2 45.830 1.9783 3 68.390 1.3706 2 2 0

2 2 2 2 2 2 1 c l a k h d + + = Untuk

2θ = 68.390 d = 1.3706 hkl = (220)

8766 . 3 8 3706 . 1 2 2 3706 . 1 1 1 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 = = + = + = + = + + = a a k h d a a k h d c l a k h d

2θ = 39.395 d = 2.2854 hkl = (111)

1389 . 4 8766 . 3 2 2854 . 2 1 1 1 8766 . 3 1 1 2854 . 2 1 1 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 = − = + + = + + = c c c c l a k h d Jadi, 0677 . 1 8766 . 3 1389 . 4 = = a c a c

Lampiran 6. Perhitungan parameter kisi BFST-Pt-950

No 2q d value h k l 1 39.920 2.2565 1 1 1 2 46.460 1.9530 3 69.385 1.3534 2 2 0

2 2 2 2 2 2 1 c l a k h d + + = Untuk

2θ = 6 9.385 d = 1.3534 hkl = (220)

8280 . 3 8 3534 . 1 2 2 3534 . 1 1 1 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 = = + = + = + = + + = a a k h d a a k h d c l a k h d

2θ = 39.920 d = 2.2565 hkl = (111)

0856 . 4 8280 . 3 2 2565 . 2 1 1 1 8280 . 3 1 1 2565 . 2 1 1 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 = − = + + = + + = c c c c l a k h d Jadi, 0673 . 1 8280 . 3 0856 . 4 = = a c a c