30 4. Bahan pembersih substrat kaca berupa air, deterjen dan alcohol
5. Plastik klip sebagai tempat penyimpanan substrat yang telah dibersihkan.
3.2.2. Alat-alat yang dipergunakan
3.2.2.1. Alat-alat preparasi bahan
Alat-alat yang dipakai untuk preparasi bahan, yaitu : 1. pemotong kaca;
2. ultrasonic cleanser; 3. penggaris;
4. pinset; 5. hair dryer.
3.2.2.2. Alat-alat Pembuatan Lapisan Tipis S
n
O
2
Pembuatan lapisan tipis S
n
O
2
menggunakan mesin sputtering DC. Skema mesin sputtering DC dapat ditunjukkan pada Gambar 2.1. dengan alat-alat
pendukungnya : 1. Tabung reaktor plasma
Tabung terbuat dari stainles steel berbentuk silinder dengan diameter 12 cm dan tinggi 2,5 cm. Di dalamnya terdapat dua elektroda dengan
jarak pisah 2 cm. Pada anoda diberi elemen pemanas dan pada katoda diberi pendingin.
31 2. Sistem Pemanas
Alat ini dihubungkan dengan kontrol suhu yang bekerja secara otomatis untuk mengatur suhu substrat.
3. Sistem Vakum Digunakan pompa rotari dan pompa difusi untuk mengeluarkan gas-
gas sisa dalam tabung reaktor plasma. Alat ini dapat menghampakan tabung sampai dengan tekanan berorde
6
10
−
Torr. 4. Alat pengukur dan pengontrol tekanan
Alat pengukur tekanan digunakan untuk membaca tingkat kevakuman tabung dan tekanan gas argon yang dideposisikan di dalam tabung
reaktor plasma. Tekanan gas Argon di dalam tabung reaktor plasma dapat diubah-ubah dengan mengatur laju aliran gas yang masuk ke
dalam tabung. 5. Sistem tegangan tinggi DC
Tegangan tinggi DC digunakan untuk memberi percepatan partikel ion-ion Argon di dalam tabung reaktor plasma lucucan pijar.
3.2.2.3. Alat-alat Karakterisasi Lapisan Tipis S
n
O
2
1. Sistem pengukur resistansi Sampel yang diamati diukur dengan profesional multimeter digital
yang diset pada tahanan, nilai resistansi yang terukur menunjukan adanya sifat kelistrikan pada sampel.
32 2. SEM Scanning Electron Mictroscope dan EDXS Energy Dispersive
X-Ray Specrtoscopy SEM digunakan untuk mengetahui struktur morfologi permukaan
lapisan tipis dan EDXS digunakan untuk menganalisis komposisi kimia lapisan tipis yang terbentuk.
3.3. Prosedur Penelitian
Urutan kerja dalam penelitian ini dibagi menjadi tiga tahap, yaitu tahap preparasi sampel, tahap pendeposisian lapisan tipis dan tahap karakterisasi lapisan
yang terbentuk.
3.3.1. Preparasi sampel
Dalam penelitian ini target yang digunakan adalah
2
O S
n
. Target
2
O S
n
telah tersedia dalam keadan jadi, berbentuk bundar dengan diameter 60 mm, tebal 3 mm dan berat 30 gram.
Substrat dibuat dari kaca slide microscope yang dipotong-potong dengan ukuran 1,2 x 2,5 x 0,1 cm. Kemudian dicuci dengan air bersih yang diberi
deterjen dengan menggunakan ultrasonic cleaner selama 30 menit. Setelah itu dikeringkan menggunakan hair dryer. Setelah selesai kemudian disimpan dalam
plastik klip supaya terlindung dari kotoran luar.
33
3.3.2. Prosedur Deposisi Lapisan Tipis dengan Teknik
Sputtering DC 3.3.2.1. Deposisi lapisan tipis S
n
O
2
dengan teknik sputtering DC
Pendeposisian lapisan tipis
2
O S
n
pada substrat kaca dilakukan dengan langkah-langkah sebagai berikut :
1. Memasang target
2
O S
n
pada elektroda negatif katoda untuk sasaran penembakan gas argon dalam tabung lucutan.
2. Memasang substrat kaca pada elektroda positif anoda dalam tabung lucutan
3. Mengoperasikan pompa rotari hingga mencapai tekanan
2
10
−
Torr. 4. Mengalirkan gas argon ke dalam tabung lucutan, dan mengatur
tekanan gas sesuai dengan yang dikehendaki dengan cara memutar kran aliran gas.
5. Menghidupkan sistem tegangan tinggi DC dan mengatur tegangan sesuai dengan tegangan kerja yang dikehendaki. Selanjutnya di dalam
tabung akan nampak terbentuknya plasma, yang berarti proses deposisi sedang berlangsung.
6. Menghidupkan sistem pendingin untuk mendinginkan target pada katoda, supaya atom-atom
2
O S
n
yang terlepas dari target benar-benar disebabkan oleh percikan arus searah DC
7. Menghentikan proses deposisi setelah mencapai waktu yang dikehendaki, dengan cara : 1 menutup aliran gas; 2 mematikan sistem
tegangan tinggi dengan memutar pengatur tegangan ke posisi nol; 3 menutup kran pompa vakum rotari; 4 mematikan aliran listrik dan
34 sistem pendingin; 5 mengeluarkan substrat dari tabung setelah
keadaan dingin.
3.3.2.2. Pembuatan kontak perak Kontak perak sebagai penghubung lapisan tipis
2
O S
n
, yaitu untuk mempermudah pengukuran nilai resistansi. Pembuatan kontak perak dilakukan
menggunakan teknik sputtering DC, dengan langkah-langkah sebagai berikut : 1. Menutup bagian tengah sampel lapisan tipis dengan aluminium foil
agar tidak terlapisi perak. 2. Memasang target perak Ag pada katoda dan sampel lapisan tipis pada
anoda. 3. Menghidupkan pompa rotari dan membuka katub by pass ke sistem,
agar sistem dapat divakumkan . 4. Setelah penghampaan sistem mencapai orde sekitar
2
10
−
Torr, katub by pass
ke sistem ditutup. 5. Menghidupkan sistem pendingin target dan pemanas substrat.
6. Setelah temperatur mencapai C
200 , gas Argon dialirkan ke dalam
tabung sputtering dengan mengatur mikrometer yang dilengkapi flowmeter
sehingga mencapai tekanan kerja
2
10 3
−
x Torr yang dapat
dilihat langsung pada Dynavac. 7. Menghidupkan dan mengatur tegangan tinggi DC hingga mencapai 2,2
kV dan arusnya sekitar 40 sampai dengan 50 mA, maka proses
35 sputtering
akan terjadi pada tabung reaktor plasma yang dapat dilihat melalui jendela tabung reaktor.
8. Mengatur waktu deposisi selama 15 menit.
3.3.3. Karakterisasi lapisan tipis S
n
O
2
Karakteristik lapisan tipis bahan semikonduktor meliputi tiga tahapan, yaitu tahap pengukuran nilai resistansi, analisis struktur morfologi permukaan,
dan analisis komposisi kimia lapisan tipis.
3.3.3.1. Pengukuran nilai resistansi.
Untuk menguji sifat listik lapisan tipis
2
O S
n
hasil deposisi adalah menggunakan profesional multimeter digital seri : UT 70A, data yang diperoleh
dari alat ini berupa nilai resistansi lapisan tipis tersebut. Adapun pengukurannya dilakukan dengan cara menempelkan stik pengukur dari multimeter pada ujung-
ujung sampel, kemudian diamati nilai resistansi sampai pada keadaan stabil, setelah menunjukan suatu nilai yang stabil lalu dicatat datanya. Hasil pengukuran
dapat dilihat pada layar LCD.
3.3.3.2. Mengamati struktur morfologi permukaan dan ketebalan lapisan tipis serta analisis komposisi kimia lapisan tipis.
Langkah-langkah pengujian bentuk morfologi permukaan dan ketebalan lapisan serta komposisi kimia menggunakan alat SEMEDX dengan merk Joel
JSM-636OLA adalah sebagai berikut :
36 1. Memotong sampel hasil preparasi dengan ukuran 1 x 0,3 cm².
2. Menempelkan sampel yang sudah dipotong pada tempat sampel dan mengelemnya dengan menggunakan lem konduktif Dottite dan pasta
perak. 3. Memanaskan sampel tersebut menggunakan pemanas air guna
mengeringkan lem konduktifnya 4. Membersihkan sampel dari debu-debu yang menempel dengan
menggunakan hand blower. 5. Melapisi sampel lapisan tipis dengan gold-paladium Au : 80 dan
Pd : 20 dengan menggunakan alat ion sputter JFC – 1100 selama 4 menit, yang memiliki spesifikasi : 1 tegangan 1,2 kV; 2 arus listrik
6 – 7,5 mA; dan 3 tingkat kevakuman 0,2 Torr. 6. Memasukkan sampel ke dalam tempat sampel pada mesin SEMEDS
dengan merk Joel JSM-636OLA untuk dilakukan pemotretan. 7. Melakukan pengamatan dan pemotretan pada titik yang diinginkan,
kemudian menyimpan datanya dalam sebuah file.
3.4. Keterbatasan penelitian
Pompa rotari dalam sistem vakum mesin sputtering DC tidak dapat difungsikan, sehingga mempengaruhi tingkat kevakuman tabung lucutan.
37
3.5. Tahapan Pelaksanaan Penelitian
Gambaran tentang langkah-langkah dalam penelitian dapat dilihat melalui diagram alir di bawah ini :
Proses Sputtering
Bahan Semikonduktor Lapisan Tipis
Karakteristik Persiapan substrat dan target
SEM EDX
Resistansi
Nilai Resistansi
GambarFoto- foto
Spectrum Sinar-x
Sensitivitas sensor gas
Bentuk Morfologi
Komposisi kimia
38
BAB IV HASIL EKSPERIMEN DAN PEMBAHASAN
4.1. Hasil
Pada bab ini akan diuraikan hasil penelitian serta pembahasannya yang terdiri dari proses pembuatan lapisan tipis S
n
O
2
menggunakan teknik sputtering DC dengan memvariasikan waktu deposisi pada parameter jarak antar elektroda,
tekanan kerja, tegangan antar elektroda dan temperatur substrat tetap. Hasil deposisi lapisan tipis S
n
O
2
dikarakterisasi, yaitu meliputi pengamatan morfologi permukaan dan ketebalan lapisan tipis menggunakan SEM, analisis komposisi
kimia menggunakan EDX, dan sifat kelistrikan dari lapisan tipis menggunakan multimeter digital.
4.1.1. Deposisi lapisan tipis S
n
O
2
dengan teknik sputtering DC
Telah berhasil dilakukan deposisi lapisan tipis S
n
O
2
pada substrat kaca dengan variasi waktu 30 menit, 60 menit, 90 menit, 120 menit dan 150 menit
dengan set alat tetap yaitu : 1. Tekanan kerja
: 3 x 10
-2
Torr 2. Tegangan kerja
: 2 KeV 3. Arus
: 40 mA 4. Temperatur
: 200 C
5. Jarak antar elektroda : 2,5 cm
Pendeposisian lapisan tipis di atas permukaan substrat terdiri atas dua tahap, yaitu proses deposisi lapisan tipis S
n
O
2
dan tahap pembuatan kontak perak
