dengan Eu adalah besarnya energi urbach dalam eV. Melalui pendekatan asimptotik antara persamaan 2.9 dan persamaan 2.10 diperoleh Persamaan
sebagai berikut Lawrence et al, 1997
= 0,5E
u 0,5
5 ,
2 exp
1 ln
− +
u g
E E
E 2.12
faktor dalam Persamaan 2.8 merupakan fungsi pada Persamaan 2.9 dan 2.11, dan Eu;
1
= 0,5E
U 0,5
2.13 Lawrence et al, 1997
2.3. Aluminium Al Alumunium aluminumalmuniumalumunium ialah unsur kimia.
Lambang aluminium ialah Al, termasuk unsur pada periode 3 dan nomor atomnya
13, konfigurasi elektronnya [Ne] 3s
2
3p
1
yang mempunyai massa sebesar 26,9815386 g·mol
−1
, mempunyai titik didih sebesar 2792 K 2519 °C, 4566 °F dan titik lelehnya 933,47 K 660,32 °C, 1220,58 °F. Unsur Aluminium
mempunyai struktur kristal berupa face center cubix fcc dan mempunyai ikatan kimia berupa ikatan metalik atau ionik. Aluminium merupakan logam yang paling
banyak atau berlimpah persedianya. Aluminium merupakan konduktor atau penghantar listrik yang baik, hal ini disebabkan karena terdapatnya delokalisasi
elektron yang bebas bergerak atau berpindah sepanjang padatan atau cairan logam. Besarnya resistivitas dari logam aluminium adalah 2.41
cm. Wikipedia, 2008
2.4. Cacat Kristal dan Pembentukan Tingkat Energi
Permasalahan yang sering muncul dalam pengembangan bahan semikonduktor adalah pengaruh cacat dalam bahan. Cacat dapat menjadi
perangkap bagi muatan pembawa yang berpengaruh pada pembangkitan generation dan rekombinasi muatan pembawa serta mengurangi lifetime
sehingga dapat bertindak sebagai pusat hamburan yang membatasi mobilitasnya Zolnai, 2005.
Ketidaksempurnaan dalam kisi kristal sempurna dinamakan sebagai cacat. Cacat yang sering tejadi dalam pembentukan film tipis adalah cacat titik point
defect dan cacat garis dislocation. Cacat titik merupakan cacat nol dimensi yang
terdiri dari atom tunggal atau beberapa atom komplek. Cacat titik meliputi vacancy
, interstitial dan antisite Morkoc, 1999. Vacancy merupakan cacat yang terjadi ketika suatu atom tidak menempati posisi kisi kristal yang sebenarnya
sehingga terjadi kekosongan. Interstitial terjadi ketika suatu atom menduduki tempat yang berbeda dari yang biasanya akibat terjadi penambahan atom.
Interstitial atom dapat berupa atom yang sama dengan host lattice self
interstitial , atau atom asing foreign atom yang biasa dinamakan sebagai
interstitial impurity . Antisite terjadi ketika suatu atom digantikan oleh atom lain
dalam kisi kristal. Vacancy dan self-interstitial termasuk cacat intrinsik, sedangkan antisite dan interstitial impurity merupakan cacat ekstrinsik Gilmore,
A..S. Frenkel pair pasangan Frenkel Termasuk dalam klasifikasi cacat titik yang merupakan cacat karena kekosongan berada dekat dengan self-interstitial
Zolnai , 2005.
Cacat titik dapat menyebabkan gangguan lokal didalam kristal. Pertama, gangguan yang menyebabkan perubahan potensial periodik dalam satu atau
beberapa unit sel atau yang dinamakan sebagai deep level keadaan tingkat energi yang berada jauh dari energi pita valensi Ev dan pita konduksi Ec . Ke dua terjadi
perubahan potensial yang semakin luas, meliputi lebih dari sepuluh unit sel dinamakan sebagai shallow level keadaan tingkat energi yang berdekatan dengan
Ev dan Ec Singh, 1995.
Dislokasi merupakan cacat dua dimensi yang terjadi akibat pergeseran bagian kristal, dapat berbentuk garis atau ulir. Dislokasi garis dapat digambarkan
sebagai sisipan satu bidang atom tambahan dalam struktur kristal. Dislokasi ulir menyerupai spiral dengan garis cacat sepanjang sumbu ulir di sekitar dislokasi
terdapat daerah yang mengalami tekanan dan tegangan, sehingga terdapat energi tambahan disekitar dislokasi tersebut. Termasuk dalam cacat ini adalah grain
boundaries batas butir, stacking faults dan interfaces permukaan. Pada batas
butir, antara dua butir yang berdekatan terdapat daerah transisi yang tidak searah dengan pola dalam kedua butiran tadi. Ketidak seragaman orientasi antara butiran
yang berdekatan menghasilkan tumpukan atom yang kurang efesien sepanjang batas. Oleh karena itu atom sepanjang batas butir memiliki energi yang lebih
tinggi dibandingkan dengan yang terdapat dalam butir. Ketidaksempurnaan kristal dalam dua dimensi merupakan suatu batas, batas yang nyata adalah permukaan
luar. Permukaan dapat dilukiskan sebagai akhir atau batas struktur kristal. Koordinasi atom pada permukaan tidak sama dengan koordinasi atom dalam
kristal. Atom permukaan hanya mempunyai tetangga pada satu sisi saja, oleh
karena itu memiliki energi yang lebih tinggi dan ikatannya kurang kuat Vlack, L. V., 1992.
Diagram pita kristal tunggal bahan semukonduktor terdiri dari pita valensi dan pita konduksi yang dipisahkan oleh band gap. Ketika periodisitas kristal
terganggu karena pengaruh atom dari luar atau cacat kristal menyebabkan terbentuknya energi diskret dalam band gap. Pada deep center, tingkat energi E
T
berada dalam bandgap dengan konsentrasi cacat seragam N
T
impuritascm
3
. Gambar 2.3 menjelaskan 4 proses perilaku dinamis dalam deep state yang
meliputi proses penangkapan dan emisi dari hole dan elektron yang berhubungan dengan koefesien emisi dan koefesien penangkapan probabilitas per unit waktu
e
n
, e
p
, c
n
, dan c
p
.
Gambar 2. 2. Diagram pita energi Peristiwa a merupakan proses penangkapan elektron dari E
C
menuju E
T
dan emisi elektron dari E
T
menuju E
C
terjadi pada peristiwa b. Sedangkan c merupakan penangkapan hole dari E
V
menuju E
T
dan d adalah emisi hole dari E
T
menuju E
V
. Rekombinasi terjadi dari peristiwa a diikuti peristiwa c. Proses pembangkitan generation terjadi dari peristiwa b diikuti peristiwa d.
Trapping electron terjadi dari peristiwa a diikuti peristiwa b dan trapping
holes terjadi dari peristiwa c diikuti peristiwa d Schroder, 1990.
2.5. Proses Sputtering dan Sistem dc Magnetron Sputtering 2.5.1. Fenomena Sputterring
