Sifat Optik Penentuan Koefisien Difusi Bahan Semikonduktor Lithium Tantalat (LiTaO3) di atas Substrat Silikon (100) Tipe-p pada Variasi Suhu
14 Dari kurva yang dihasilkan menunjukan bahwa daerah serapan dari film tipis
mulai dari panjang gelombang 400 nm sampai 1000 nm atau pada rentang cahaya visible dan infrared. Dan terlihat puncaknya pada panjang gelombang 680 nm yang
merupakan cahaya merah untuk suhu annealing 550
o
C namun secara garis besar puncak yang dominan pada cahaya infra merah yaitu pada suhu annealing 800
o
C. Hal tersebut menjelaskan bahwa film tipis dapat diaplikasikan sebagai sensor infra
merah. Absorbansi maksimum film LiTaO
3
terjadi pada daerah infra merah yaitu pada panjang gelombang 950 nm, terlihat pada Gambar 4.1 puncak absorbansi
tertinggi film LiTaO
3
pada suhu annealing 800
o
C dan 750
o
C, dengan kata lain film LiTaO
3
banyak menyerap energi foton dari cahaya yang mengenainya. Absorbansi film LiTaO
3
setelah proses annealing selama 8 jam juga lebih tinggi. Selain itu, grafik absorbansi pada rentang panjang gelombang 450-950 nm cenderung
horizontal, hal ini menunjukkan bahwa film LiTaO
3
dapat menyerap seluruh cahaya pada rentang panjang gelombang tersebut. Pada film LiTaO
3
setelah proses annealing 550
o
C absorbansi terjadi pada panjang gelombang 650 nm, hal ini terjadi pada daerah panjang gelombang merah. Namun nilai puncak absorbansi pada film
LiTaO
3
setelah proses annealing 850
o
C merupakan yang paling tinggi.
Gambar 4.2 Reflektansi terhadap panjang gelombang Reflektansi yang diperlihatkan dalam Gambar 4.2 Hubungan antara
reflektansi dengan panjang gelombang terlihat pada rentang 400-1000 nm. Pada film lithium tantalat yang telah diannealing pada suhu 800
o
C pemantulannya terjadi pada panjang gelombang 910 nm sedangkan pada suhu annealing 550
o
C,600
o
C, 650
o
C, 700
o
C, dan 750
o
C terjadi pada panjang gelombang 400-1000 nm.
Panjang Gelombang nm
400 500
600 700
800 900
1000
R ef
le kt
an si
20 40
60 80
100 550
o C
600 o
C 650
o C
700 o
C 750
o C
800 o
C
15
a b
c d
e f
Gambar 4.3 Energi band gap film LiTaO
3
pada suhu annealing a 550
o
C, b 600
o
C, c 650
o
C, d 700
o
C, e 750
o
C, dan f 800
o
C
5 10
15 20
25 30
35 40
1 2
3 4
5 6
7 [l
n {Rmax
-Rm in
R -Rm
in }]
2
Energi eV 5
10 15
20 25
30 35
40
1 2
3 4
5 6
7
[l n
{R m
ax -R
m inR
-R m
in} ]
2
Energi eV
10 20
30 40
50 60
1 2
3 4
5 6
7 8
[l n
{R m
ax -R
m inR
-R m
in} ]
2
Energi eV 2
4 6
8 10
12 14
16 18
20
1 2
3 4
5
ln { Rm
ax -R
m inR
-R m
in} ]
2
Energi eV 10
20 30
40 50
60 70
80
1 2
3 4
5 6
7 8
9
[l n
{R m
ax -R
m inR
-R m
in} ]
2
Energi eV
5 10
15 20
25 30
35 40
1 2
3 4
5 6
7
[l n
{R m
ax -R
m inR
-R m
in} ]
2
Energi eV
16 Energi gap adalah energi yang diperlukan oleh elektron untuk memecahkan
ikatan kovalen sehingga dapat berpindah dari pita valensi ke pita konduksi. Pada material semikonduktor, karena celah energinya sempit maka jika suhu naik,
sebagian elektron di pita valensi naik ke pita konduksi dengan meninggalkan tempat kosong hole di pita valensi. Elektron yang telah berada di pita konduksi maupun
hole di pita valensi akan bertindak sebagai pembawa muatan untuk terjadinya arus listrik. Konduktivitas listrik akan naik jika suhu dinaikkan.
Perhitungan nilai energi bandgap dilakukan dengan metode reflektansi yang menggunakan persamaan 3.2. Energi bandgap yang diperoleh dari perhitungan
reflektansi menggunakan ekstrapolasi [ln R
max
-R
min
R-R
min
]
2
. Ketebalan film LiTaO
3
akan bervariasi. Hal ini disebabkan oleh beberapa faktor. Pertama faktor suhu substrat. Proses terjadinya film disebabkan atom berdifusi di sekitar substrat
yang dipengaruhi suhu substrat. Ketika suhu substrat mencapai suhu optimum, atom yang terbentuk menyebar secara merata di permukaan substrat sehingga
meningkatkan laju penumbuhan film. Sedangkan ketika suhu substrat melewati suhu optimum, atom yang terbentuk dapat terlepas dari permukaan substrat
evaporasi yang mengakibatkan laju penumbuhan film menurun. Kedua, metode CSD bergantung pada keterampilan penetesan larutan di permukaan spin coating.
Ketiga, dari hasil penelitian yang dilakukan, ada beberapa bagian film yang menjadi kering dan lepas dari substrat sehingga mengurangi ketebalan film.
Ketebalan film sangat berpengaruh terhadap besar energi bandgap. Variasi suhu annealing juga mempengaruhi besarnya energi bandgap dari film LiTaO
3
. Energi bandgap film LiTaO
3
pada penelitian ini diperoleh pada rentang nilai 2,02-2,98 eV seperti ditunjukkan pada gambar 4.3. Film LiTaO
3
setelah proses annealing
pada suhu 550
o
C, memiliki energi bandgap paling tinggi sebesar 2,98 eV. Diperlukan energi yang besar pada elektron untuk tereksitasi dari pita
valensi ke pita konduksi. Sedangkan pada film LiTaO
3
setelah proses annealing 800
o
C, energi bandgap yang diperoleh sebesar 2,02 eV. Hal ini memudahkan elektron untuk tereksitasi dari pita valensi ke pita konduksi karena energi yang
dibutuhkan tidak terlalu besar.