13
Tabel 4.4 Indeks bias dan energy gap film Ba
0,5
Sr
0,5
TiO
3
Sampel film Indeks bias
Band gap Eg eV
A 1,93
2,54 B
1,64 3,12
C 1,31
2,97 D
1,60 3,19
Energi eV
1,6 1,8
2,0 2,2
2,4 2,6
2,8 3,0
5e+11 1e+12
1e+12 2e+12
3e+12 3e+12
Gambar 4.4 Cara menentukan energy gap
sampel A
Energi eV
1,6 1,8
2,0 2,2
2,4 2,6
2,8 3,0
3,2 3,4
0,0 5,0e+12
1,0e+13 1,5e+13
2,0e+13 2,5e+13
3,0e+13 3,5e+13
Gambar 4.5 Cara menentukan energy gap
sampel B
Energi eV
1,6 1,8
2,0 2,2
2,4 2,6
2,8 3,0
3,2 1e+12
2e+12 3e+12
4e+12 5e+12
6e+12
Gambar 4.6 Cara menentukan energy gap
sampel C
Energi eV
1,6 1,8
2,0 2,2
2,4 2,6
2,8 3,0
3,2 3,4
5e+11 1e+12
1e+12 2e+12
3e+12 3e+12
Gambar 4.7 Cara menentukan energy gap
sampel D
4.3 Konstanta Dielektrik
Konstanta dielektrik film dicari dengan menggunakan rangkaian seperti pada
Gambar 3.1 dengan cara memberikan tegangan input berupa sinyal kotak dari
generator dengan frekuensi 20 kHz dan
hambatan yang digunakan yaitu 10 kΩ, sedangkan tegangan yang diberikan yaitu
1 volt, 3 volt dan 5 volt. Sinyal keluaran yang dihasilkan akan muncul pada osiloskop
seperti yang ditunjukkan pada Gambar 4.8, Gambar 4.9, dan Gambar 4.10. Dari sinyal
keluaran tersebut akan dicari time constant untuk mendapatkan nilai kapasitansi dan
konstanta dielektrik film.
Sebagai contoh, pada Gambar 4.8 a dan Gambar 4.8 b terlihat perbedaan antara
sinyal keluaran pada osiloskop sebelum dan sesudah film dipasang. Pada Gambar 4.8 a
sinyal pada osiloskop masih berbentuk kotak sedangkan pada Gambar 4.8 b ada
perubahan pada peak sinyal berupa lengkungan karena pada saat itu terjadi
pengisian atau
pengosongan muatan.
Peristiwa pengisian atau pengosongan muatan ini mengindikasikan film dapat
menyimpan muatan seperti halnya kapasitor. Konstanta dielektrik yang
diperoleh ketika diberikan tegangan berbeda akan menghasilkan yang berbeda. Dalam
penelitian ini variasi tegangan yang digunakan yaitu 1 volt, 3 volt, dan 5 volt.
Dari data yang diperoleh nilai semakin kecil ketika tegangannya ditingkatkan hal ini
sesuai dengan persamaan 4.1 [42].
4.1 Keterangan:
Q menyatakan
muatan coulomb,
adalah kapasitansi
coulombvolt atau farad, dan V adalah tegangan volt. Dengan menganggap muatan
Q tetap, maka dengan meningkatkan
Eg = 2,54 eV
Eg = 3,12 eV
Eg = 2,97 eV
Eg = 3,19 eV
14
tegangan menyebabkan
penurunan kapasitansi. Oleh karena itu penurunan
kapasitansi menjadikan nilai konstanta dielektrik film semakin kecil.
Tabel 4.5
dapat dilihat
ada peningkatan
ɛ film pada tegangan 1 volt, 2 volt, dan 3 volt dengan semakin lamanya
proses annealing. Dalam penelitian ini paling besar dimiliki oleh film dengan lama
waktu annealing 29 jam dan paling kecil
dimiliki oleh film dengan waktu annealing selama 8 jam. Mungkin hal ini disebabkan
oleh ketebalan film yang semakin meningkat.
Tabel 4.5 Nilai konstanta dielektrik film Ba
0,5
Sr
0,5
TiO
3
Waktu annealing jam
Ketebalan film m
Konstanta dielektrik V=1 volt
V=3 volt V= 5 volt
8 0,442 x 10
-6
8,6 6,9
6,0 15
0,608 x 10
-6
18,7 13,1
12,5 22
1,888 x 10
-6
50,1 48,4
40,4 29
2,157 x 10
-6
54,6 51,7
44,3
a
b
c d
e Gambar 4.8 Sinyal keluaran pada osiloskop
ketika diberikan tegangan 1 volt a Sinyal keluaran sebelum film
dipasang. b Sinyal keluaran setelah film
8 jam annealing dipasang c Sinyal keluaran setelah film
15 jam annealing dipasang d Sinyal keluaran setelah film
22 jam annealing dipasang e Sinyal keluaran setelah film
29 jam annealing dipasang
15
a
b
c d
e Gambar 4.9 Sinyal keluaran pada osiloskop
ketika diberikan tegangan 3 volt a Sinyal keluaran sebelum film
dipasang. b Sinyal keluaran setelah film
8 jam annealing dipasang c Sinyal keluaran setelah film
15 jam annealing dipasang d Sinyal keluaran setelah film
22 jam annealing dipasang e Sinyal keluaran setelah film
29 jam annealing dipasang
16
a
b
c d
e Gambar 4.10 Sinyal keluaran pada osiloskop
ketika diberikan tegangan 1volt a Sinyal keluaran sebelum film
dipasang. b Sinyal keluaran setelah film
8 jam annealing dipasang c Sinyal keluaran setelah film
15 jam annealing dipasang d Sinyal keluaran setelah film
22 jam annealing dipasang e Sinyal keluaran setelah film
29 jam annealing dipasang
17
Gambar 4.11 Hubungan konstanta dielektrik dan waktu annealing film
Ba
0,5
Sr
0,5
TiO
3
4.4 Karakterisasi Arus Tegangan I-V
