20
BAB IV HASIL DAN ANALISIS
4.1. Pengujian XRD
Pengujian XRD dilakukan untuk mengetahui ukuran kristal pada setiap material nanogenerator dengan penambahan aluminium dan kobal. Besarnya
perbandingan massa AlCl
3
:AlCl
3
+ZnAc divariasikan dari 0-14. Demikian juga besarnya perbandingan massa CoAc:CoAc+ZnAc divariasikan dari 0-
14. Pola difraksi sinar-X pada material ZnO yang didoping Al, Co, dan Al-Co
dapat dilihat pada Gambar 4.1, Gambar 4.2, dan Gambar 4.3. Kesemua material yang diuji menunjukkan pola difraksi yang mirip dimana memiliki puncak
tertinggi pada daerah sekitar 2θ = 35,7°-36,2° yang merupakan puncak khas dari kristal ZnO bidang 101. Adanya pergeseran sudut 2Ө dari puncak difraksi dapat
menjadi indikasi adanya ketidakmurnian kristal ZnO yang disebabkan oleh
doping. Sehingga pendopingan AlCl
3
maupun CoAc pada ZnO menghasilkan pola-pola difraksi yang sesuai dengan struktur zincite ZnO, spacegroup P63mc
186, JC-PDF no. 36-1451.
Gambar 4.1. Pola difraksi sinar-X pada material Al-ZnO perpustakaan.uns.ac.id
commit to user
Pada pendopingan AlCl
3
mulai dari 4, puncak baru pada sudut 2Ө sebesar 45° yang menunjukkan munculnya Al clusters sebagaimana dapat dilihat pada
Gambar 4.1. Semakin tinggi konsentrasi AlCl
3
yang didopingkan hingga 12, semakin tinggi intensitas yang relatif lebih kuat. Pendopingan AlCl
3
4, 8, 9, 10 dan 11 terjadi peningkatan intensitas puncak material ZnO berbeda dengan
pada pendopingan 6 dan 12 terjadi peningkatan yang signifikan. Pada konsentrasi pendopingan AlCl
3
sebesar 14, proses kristalisasi justru terhambat serta hampir tidak adanya puncak difraksi material ZnO.
Gambar 4.2. Pola difraksi sinar-X pada material Co-ZnO Pada pendopingan CoAc, puncak baru di luar puncak difraksi ZnO tidak
muncul sebagaimana dapat dilihat pada Gambar 4.2. Hal ini menunjukkan bahwa tidak adanya impurity dan Co clusters di dalam ZnO. Hasil yang sama juga
ditunjukkan oleh penelitian sebelumnya Nirmala, M. and Anukaliani, A., 2011. Pada konsentrasi pendopingan CoAc sebesar 14, proses kristalisasi juga
terhambat. Karena perbedaan jari-jari atom Co 0.58 Å dan Al 0.60 Å adalah kecil, maka perubahan parameter sel ZnO akibat pendopingan Co juga kecil yang
ditandai oleh sedikitnya pergeseran sudut puncak difraksi. Namun karena ukuran atom Al yang sedikit lebih besar dibandingkan dengan ukuran atom Co,
menyebabkan terbentuknya fasa baru terjadi pada saat pendopingan ZnO dengan AlCl
3
. perpustakaan.uns.ac.id
commit to user
20000 40000
60000 80000
100000 120000
140000
10 20
30 40
50 60
70 80
90
In te
n sity
ar b
. u n
its
2Ө °
Al 0 - Co 100 Al 25 - Co 75
Al 50 - Co 50 Al 75 - Co 25
Al 100 - Co 0 ZnO
Difraksi sinar-X pada material ZnO yg dilakukan Co-doping AlCl
3
dan CoAc ditunjukkan pada Gambar 4.3. Terlihat bahwa pola difraksi yang dihasilkan
mempunyai kemiripan dimana memiliki puncak tertinggi pada daerah sekitar 2θ =
35,7°-36,2° yang merupakan puncak khas dari kristal ZnO spacegroup P63mc 186, JC-PDF no. 36-1451 pada bidang 101. Pada Co-doping Al-Co, puncak
baru yang dihasilkan diakibatkan oleh terbentuknya Al clusters dan bukan Co clusters
.
Gambar 4.3. Pola difraksi sinar-X pada material Al-Co-ZnO Selanjutnya nilai kristalinitas ZnO pada puncak tertinggi dapat dihitung
dengan rumus sebagai berikut.
Kristalinitas = −
u pu i
i p i
u u pu
i i
�
4.1 Sementara itu, ukuran nanokristal ZnO dihitung dengan menggunakan
persamaan Debye-Scherrer pada puncak tertinggi bidang 101, yang dirumuskan Pongwan, P., et al., 2012:
� =
�� �.�� �
4.2 Dimana ,
D = ukuran Kristal nm � = panjang gelombang radiasi-X CuKα = 0,15406 nm
K = konstanta yang dianggap 0,9 θ = sudut difraksi
o
B = lebar garis setengah puncak tertinggi rad perpustakaan.uns.ac.id
commit to user
23
23 Tabel 4.1. Nilai diameter krisal dan kristalinitas dari semikonduktor
No Semikonduktor
Diameter Kristal nm Kristalinitas
1
Al-ZnO = AlCl
3
AlCl
3
+ZnAc 4
24 68.1
2 6
41 72.6
3 8
27 74.4
4 9
41 74.9
5 10
42 83.7
6 11
42 79.7
7 12
83 78.8
8 14
32 78.9
9
Co-ZnO = CoAcCoAc+ZnAc
4 24
70.9 10
6 21
71.9 11
8 20
68.6 12
9 28
76.2 13
10 25
70.2 14
11 32
80.6 15
12 21
69.3 16
14 19
67.5 17
Al-ZnO pada 10 : Co-ZnO pada 11
100:0 42
83.7 18
75:25 36
72.5 19
50:50 32
69,2 20
25:75 25
65.1 21
0:100 32
80.6 Tabel 4.1 menunjukkan bahwa doping AlCl
3
menyebabkan peningkatan ukuran kristal dan dapat menjadi tanda bahwa atom Al masuk ke dalam kisi kristal
ZnO. Diameter kristal tertinggi diperoleh pada saat pendopingan AlCl
3
sebesar 12. Sebaliknya, diameter kristal ZnO tidak banyak dipengaruhi oleh doping
CoAc. Diameter kristal ZnO akibat pendopingan AlCl
3
masih lebih besar dibandingkan diameter kristal ZnO akibat pendopingan CoAc. Demikian juga,
pada rasio CoAc:AlCl
3
yang lebih tinggi menghasilkan diameter kristal yang lebih besar. Pada saat pendopingan dengan CoAc, atom Co dapat menggantikan Zn
Feng, Z.S., et al., 2009. Selanjutnya, diameter kristal ZnO yang dihasilkan berkisar antara 19-83 nm. Pada jumlah pendopingan AlCl
3
dan CoAc yang lebih besar dari 12, diameter kristal justru menurun drastis yang disebabkan oleh
lebih banyak inti yang terbentuk selama proses kristalisasi Lee, D.Y., et al., 2008.
commit to user
24 Meningkatnya diameter kristal juga dapat diindikasikan oleh peningkatan
kristalinitas dari semikonduktor ZnO Benramache, S., et al., 2013 sebagaimana dapat dilihat pada Tabel 4.1.
K
ristalinitas tertinggi pada Al-ZnO dan Co-ZnO adalah 83.7 dan 80.6 yang terjadi pada masing-masing rasio 10 dan 11,
dimana meningkatnya nilai kristalinitas menyebabkan tingginya tegangan dan daya yang dihasilkan nanogenerator piezoelektrik.
4.2. Pengujian SEM
Kategori