2.2 Litium Tantalat LiTaO
3
Litium tantalat LiTaO
3
merupakan suatu bahan yang memiliki keunikan dari segi sifat
pyroelectric dan piezoelectric yang terpadu
dengan stabilitas mekanik dan kimia yang baik. Oleh karena itu LiTaO
3
sering digunakan untuk beberapa aplikasi misalnya modulator
electro-optical dan detektor pyroelectric.
LiTaO
3
merupakan kristal non-hygroskopis, tidak berwarna, larut dalam air, memiliki
tingkat transmisi yang tinggi dan tidak mudah rusak sifat optiknya. LiTaO
3
merupakan bahan yang memiliki konstanta dielektrik yang tinggi
serta kapasitas penyimpanan muatan yang tinggi.
7
Pembuatan LiTaO
3
menggunakan peralatan yang cukup sederhana, biaya murah
dan dilakukan dalam waktu relatif singkat. LiTaO
3
merupakan campuran hasil reaksi antara Litium asetat [LiO
2
C
2
H
3
, 99,9] dan Tantalum oksida [Ta
2
O
5
, 99,9]. Berikut ini persamaan reaksi menghasilkan LiTaO
3
: 2
LiO
2
C
2
H
3
+ Ta
2
O
5
+ 4O
2
2 LiTaO
3
+ 3 H
2
O + 4 CO
2
LiTaO
3
merupakan kristal ferroelectric yang mengalami proses suhu currie tinggi sebesar
601±5,5
o
C. Massa jenis LiTaO
3
sebesar 7,45 gcm
3
yang digunakan untuk menghitung ketebalan film.
8
LiTaO
3
merupakan objek yang diteliti secara intensif selama beberapa tahun terakhir
karena memiliki sifat yang unik. Berdasarkan penelitian,
bahan LiTaO
3
merupakan semikonduktor tipe-n karena konsentrasi
elektron yang dimiliki oleh material LiTaO
3
tersebut lebih banyak dibandingkan dengan konsentrasi hole-nya.
2.3 P-N Junction
Cara kerja sebagian besar piranti semikonduktor berlandaskan pada sifat
sambungan antara bahan tipe-n dan tipe-p. Sambungan seperti itu dapat dibuat dengan
beberapa cara,
misalnya pendifusian
ketidakmurnian dalam bentuk uap ke dalam wafer
semikonduktor. Sifat
penting sambungan semikonduktor p-n adalah arus
listrik dapat melewatinya lebih mudah pada suatu arah tertentu daripada arah yang
berlawanan dengan
arah itu.
Bahan semikonduktor tipe-p terdiri atas unsur-unsur
dalam golongan IVA pada sistem periodik seperti Si. Bahan semikonduktor tipe-n terdiri
atas unsur-unsur dalam golongan V dan golongan III pada sistem periodik.
6
P-N junction adalah daerah pertemuan yang terjadi apabila semikonduktor tipe-p dan
semikonduktor tipe-n dipertemukan. Nama lain untuk persambungan semikonduktor
tipe-p dan semikonduktor tipe-n yang membentuk kristal adalah dioda.
9
Dioda adalah suatu komponen elektronik yang dapat
melewatkan arus pada satu arah saja. Dioda memegang
peranan penting
dalam elektronika, antara lain untuk menghasilkan
tegangan searah dari tegangan bolak-balik, untuk membuat berbagai bentuk gelombang
isyarat, untuk mengatur tegangan searah agar tidak berubah dengan beban maupun dengan
perubahan tegangan, untuk saklar elektronik, LED, laser semikonduktor.
6
2.4 Metode Chemical Solution Deposition
CSD
Metode chemical solution deposition CSD
adalah salah satu metode pembuatan film dengan menggunakan larutan yang
diletakkan di permukaan substrat kemudian diputar
dengan kecepatan
tertentu menggunakan alat spin coating. Proses spin
coating dapat dipahami dengan perilaku
aliran larutan pada piringan substrat yang berputar. Metode CSD memiliki kontrol
stoikiometri yang baik, mudah dalam pembuatannya serta sintesisnya terjadi pada
suhu rendah.
10
Kelajuan spin coater merupakan salah satu faktor yang dapat mempengaruhi
keluaran film yang dihasilkan oleh metode spin coating
. Perbedaan laju spin coater ± 50 rpm dapat menyebabkan perbedaan
ketebalan film yang dihasilkan dari proses tersebut sekitar ± 10 . Selain kelajuan spin
coater terdapat beberapa parameter lagi yang
menjadi faktor yang dapat mempengaruhi sifat film diantaranya adalah waktu spinning.
Pemberian waktu spin lebih lama dapat mengakibatkan film yang dihasilkan semakin
tipis untuk molaritas gel yang sama. Tebal tipisnya suatu film yang ditumbuhkan
biasanya dipengaruhi oleh laju putaran spin coater
, material untuk membuat film, substrat serta waktu putaran yang diberikan.
11
2.5 Proses Annealing
Proses annealing merupakan suatu proses pemanasan yang diberikan kepada material
dengan menaikkan suhunya dalam rentang waktu yang panjang sehingga mencapai suhu
rekristalisasi kemudian
menurunkannya secara perlahan hingga suhu pada tungku
anneal mencapai suhu ruang. Biasanya
proses annealing
digunakan untuk
mengurangi tekanan,
meningkatkan kehalusan butir, meningkatkan kehomogenan
butir, meningkatkan
kekerasan dan
menciptakan suatu struktur mikro yang
spesifik.
12,13
Tahapan dari proses annealing ini dimulai dengan memanaskan material
sampai suhu yang diinginkan, menahan pada suhu tersebut selama beberapa waktu tertentu
agar tercapai perubahan yang diinginkan kemudian mendinginkan material tadi dengan
laju pendinginan yang cukup lambat hingga suhu kamar.
Proses annealing pada suhu yang berbeda akan menghasilkan karakterisasi film yang
berbeda dalam hal struktur kristal, ukuran butir dan ketebalan. Proses annealing yang
diberikan pada suatu film mengakibatkan energi atom-atom penyusun film berikatan
antara satu atom dengan atom lainnya. Efek proses annealing tersebut adalah orientasi
kristal yang dimiliki oleh suatu film akan menjadi lebih teratur dibanding dengan film
yang tidak dilakukan proses annealing.
2.6 X-ray Diffraction XRD
Struktur kristal dipelajari menggunakan metode X-ray diffraction XRD. Orde
panjang gelombang sinar-X hampir sama dengan jarak antar atom pada kristal, maka
sinar-X dapat didifraksi oleh kristal. Pola difraksi sinar-X muncul akibat hamburan
atom-atom yang terletak pada bidang hkl dalam kristal dan pola intensitas difraksi
mengandung informasi penting mengenai struktur kristalografi suatu bahan.
14
Metode karakterisasi dengan XRD didasari sifat
difraksi sinar-X yang dijelaskan dalam hukum Bragg. Cahaya pada panjang
gelombang Cu = 1,50546 Å dihamburkan saat melewati kisi kristal
dengan sudut datang
θ dan jarak antar bidang sebesar d. Metode difraksi sinar-X
adalah salah satu cara untuk mempelajari keteraturan atom atau molekul dalam suatu
struktur tertentu. Jika struktur atom atau molekul tertata secara teratur membentuk
kisi, maka radiasi elektromagnetik pada kondisi eksperimen tertentu akan mengalami
penguatan. Pengetahuan tentang kondisi eksperimen itu dapat memberikan informasi
yang sangat penting tentang penataan atom atau molekul dalam suatu struktur. Sinar-X
dapat terbentuk bilamana suatu logam sasaran ditembaki dengan berkas elektron berenergi
tinggi.
Dalam eksperimen digunakan sinar-X yang
monokromatis. Kristal
akan memberikan hamburan yang kuat jika arah
bidang kristal terhadap berkas sinar-X sudut memenuhi persamaan 2.6.1:
2d sin
= nλ 2.6.1 Keterangan: d jarak antar bidang dalam
kristal cm ,
sudut difraksi ° , n orde 0,1,2,3,... dan
panjang gelombang Cu = 1,50546 Å.
15
Berdasarkan teori difraksi, sudut difraksi untuk data yang diperoleh dari metode
karakteristik XRD bergantung kepada lebar celah kisi sehingga mempengaruhi pola
difraksi. Intensitas
cahaya difraksi
bergantung dari berapa banyak kisi kristal yang memiliki orientasi yang sama. Metode
ini dapat digunakan untuk menentukan struktur kristal, parameter kisi, derajat
kristalinitas dan fase yang terdapat dalam suatu sampel. Untuk mencari parameter kisi
dapat menggunakan metode cohen. Metode ini sangat akurat karena kesalahan sistematis
tereliminasi
oleh pemilihan
fungsi ekstrapolasi yang tepat dan kesalahan acak
dikurangi dengan metode kuadrat terkecil.
14
Gambar 2.1 dan Gambar 2.2 masing-masing menunjukkan struktur kristal rhombohedral
dan monoclinic.
Gambar 2.1 Struktur kristal rhombohedral
Gambar 2.2 Struktur kristal monoclinic
Gambar 2. 3 Diagram meja rotasi, sumber sinar-X dan detektor pada XRD
Data yang didapatkan dari XRD dapat diolah dengan persamaan Debye-Scherrer :
= 0.9λ B cos θ
n
2.6.2 adalah ukuran kristal film,
λ adalah panjang gelombang
sinar-X yang
digunakan, θ
n
adalah sudut puncak dan B adalah lebar puncak
pada intensitas
maksimum. Pada alat X-ray difraktometer, sampel
ditempatkan pada rotation table. Sinar-X ditembakkan dari source menuju sampel
dengan sudut awal 0
o
. Kemudian sinar-X yang dipantulkan sampel akan diterima di
detektor. Table akan dirotasi untuk mendapatkan nilai intensitas pantulan pada
tiap sudut putaran. Untuk itu detektor akan menyesuaikan posisi sebesar dua kali lipat
sudut rotasi table.
15
2.7 Konduktivitas Listrik
Kategori