Struktur Kristal Film BaxSr1-xTiO3 dengan Variasi Fraksi Mol (x = 0,5 ; 0,6 ; 0,7 ; 0,8)

STRUKTUR KRISTAL FILM BaxSr1-xTiO3 DENGAN VARIASI
FRAKSI MOL (x = 0,5 ; 0,6 ; 0,7 ; 0,8)

HERWANDI SAPUTRA

DEPARTEMEN FISIKA
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM
INSTITUT PERTANIAN BOGOR
BOGOR
2014

PERNYATAAN MENGENAI SKRIPSI DAN
SUMBER INFORMASI SERTA PELIMPAHAN HAK CIPTA*
Dengan ini saya menyatakan bahwa skripsi berjudul Struktur Kristal Film
BaxSr1-xTiO3 dengan Variasi Fraksi Mol (x = 0,5 ; 0,6 ; 0,7 ; 0,8)adalah benar
karya saya denganarahan dari komisi pembimbing dan belum diajukan dalam
bentuk apa pun kepada perguruan tinggi mana pun. Sumber informasi yang
berasal atau dikutip dari karya yang diterbitkan maupun tidak diterbitkan dari
penulis lain telah disebutkan dalam teks dan dicantumkan dalam Daftar Pustaka di
bagian akhir skripsi ini.
Dengan ini saya melimpahkan hak cipta dari karya tulis saya kepada Institut

Pertanian Bogor.
Bogor, 29 Januari 2014
Herwandi Saputra
NIM G74080061

ABSTRAK
HERWANDI SAPUTRA. Struktur Kristal Film BaxSr1-xTiO3 dengan Variasi
Fraksi Mol (x = 0,5 ; 0,6 ; 0,7 ; 0,8). Dibimbing oleh ARDIAN ARIEF, M.Si dan
Dr. Ir. IRZAMAN, M.Si.
Film BaxSr1-xTiO (BST) telah berhasil dibuat dengan menumbuhkan BST di
permukaan substrat Si(100) tipe-p dengan menggunakan metode chemical
solution deposition (CSD)dengan teknik spin coating pada kecepatan putar 3000
rpm selama 30 detik. Film BST dibuat dengan variasi fraksi mol (x = 0,5 ; 0,6 ;
0,7 ; 0,8) dan proses annealing pada suhu 850°C selama 22 jam. Karakterisasi
sampel BST diperoleh menggunakan alat X-ray diffractometer. Hasil karakterisasi
X-ray diffractometer menunjukkan bahwa struktur kristal yang paling baik
dihasilkan pada fraksi mol x=0,5 dengan intensitas difraksi tertinggi danukuran
kristal 25,55 nm, sedangkan intensitas difraksi terendah dimiliki oleh film BST
dengan fraksi mol x=0,8 dan ukuran kristal 41,86 nm.
Kata kunci:annealing, BST, chemical solution depositon, XRD.

ABSTRACT
HERWANDI SAPUTRA.Crystal Structure of BaxSr1-xTiO3Film with Mole
Fraction Variation (x = 0,5 ; 0,6 ; 0,7 ; 0,8). Supervised by ARDIAN ARIEF,
M.SiandDr. Ir. IRZAMAN, M.Si.
BaxSr1-xTiO (BST) film has been successfully made by growing BST on
substrate surface Si (100) p-type with chemical solution deposition methode and
spin coating technique at 3000 rpmrotational speed for 30 seconds. BST film
made with mole fraction variation (x = 0,5 ; 0,6 ; 0,7 ; 0,8) and annealing process
at a temperature of 850 °C for 22 hours. Characterization of BST samples
obtained using X-ray diffractometer. The results of X-ray diffractometer
characterization showed that the best crystal structure resulting in x = 0,5 mole
fraction with the highest diffraction intensity and 25,55 nm crystal size, while the
lowest diffraction intensity is owned by BST films with x = 0,8 mole fraction and
the crystal size of 41,86 nm.
Keywords:annealing,BST, chemical solution depositon, XRD.

STRUKTUR KRISTAL FILM BaxSr1-xTiO3 DENGAN VARIASI
FRAKSI MOL (x = 0,5 ; 0,6 ; 0,7 ; 0,8)

HERWANDI SAPUTRA

Skripsi
sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar
Sarjana Sains
pada
Departemen Fisika

DEPARTEMEN FISIKA
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM
INSTITUT PERTANIAN BOGOR
BOGOR
2014

Judul Skripsi :Struktur Kristal Film BaxSr1-xTiO3 dengan Variasi Fraksi Mol (x =
0,5 ; 0,6 ; 0,7 ; 0,8)
Nama
: Herwandi Saputra
NIM
: G74080061

Disetujui oleh

Ardian Arief, M.Si
Pembimbing I

Dr. Ir. Irzaman, M.Si
Pembimbing II

Diketahui oleh

Dr. Akhiruddin Maddu, M.Si
Ketua Departemen Fisika

Tanggal Lulus:

PRAKATA

Segala puji syukur penulis panjatkan kepada Allah SWT yang telah
melimpahkan rahmat dan hidayah-Nya, sehingga penulis dapat menyelesaikan

penulisan tugas akhir yang berjudulStruktur Kristal Film BaxSr1-xTiO3 dengan
Variasi Fraksi Mol (x=0,5;0,6;0,7;0,8). Tugas akhir ini disusun sebagai syarat
kelulusan program sarjana pada Departemen Fisika Fakultas Matematika dan Ilmu
Pengetahuan Alam, Institut Pertanian Bogor.
Penulis sangat berterima kasih kepada semua pihak yang telah membantu
dan memberikan dukungan yaitu:
 Orang tua penulis atas doa dan motivasinya.
 Bapak Ardian danBapak Irzaman sebagai dosen pembimbing yang
selalu memotivasi menyelesaikan tugas akhir ini.
 Rekan-rekan fisika angkatan 44, 45 dan 46 khususnya Epa, Ella, Nina,
Bagoes, Khafit, Johan, Ridwan, Anugrah yang sering membantu.
 Semua teman-teman civitas IPB yang selalu mendorong danmemberi
semangat.
Akhir kata, semoga tulisan ini dapat memberikan manfaat untuk kita semua.
Penulis sangat mengharapkan segala macam masukan, kritik, dan saran yang
sifatnya membangun dalam usaha pengembangan aplikasi material ini.

Bogor, Januari 2014
Herwandi Saputra

DAFTAR ISI
DAFTAR TABEL

viii

DAFTAR GAMBAR

viii

DAFTAR LAMPIRAN

viii

PENDAHULUAN

1

Latar Belakang

1

Tujuan Penelitian

1

Perumusan Masalah

1

Hipotesis

2

TINJAUAN PUSTAKA

2

Barium Stronsium Titanium

2

X-ray Diffraction (XRD)

3

Chemical Solution Deposition (CSD)

4

Annealing

4

METODE

5

Tempat dan Waktu Penelitian

5

Alat dan Bahan

5

Prosedur Penelitian

5

Pembuatan larutan BST

5

Persiapan substrat

7

Penumbuhan film BST di atas substrat Si (100) tipe-p

7

Proses annealing

7

Karakterisasi film BST

7

HASIL DAN PEMBAHASAN

8

Pembuatan Larutan BST

8

Persiapan Substrat

8

Proses Penumbuhan Film BST

9

Karakterisasi XRD Film BST

10

SIMPULAN DAN SARAN

12

DAFTAR PUSTAKA

13

LAMPIRAN

16

RIWAYAT HIDUP

30

DAFTAR TABEL
1
2
3
4
5

Massa film sebelum dan sesudah dilakukan annealing
Tebal film BST
Sudut difraksi dan indeks miller film BST
Parameter kisi BST struktur tetragonal
Ukuran kritstal

8
8
11
12
12

DAFTAR GAMBAR
1
2
3
4
5

Skema difraksi sinar-X berdasarkan hukum Bragg
Diagram alir penelitian
Hasil persiapan substrat
Film BST yang telah diannealing
Pola difraksi sinar-X sampel pada fraksi mol (a) x=0,5, (b) x=0,6, (c)
x=0,7, (d) x=0,8

3
6
9
9
10

DAFTAR LAMPIRAN
1 Lampiran 1 Tabel perhitungan indeks miller dan perhitungan parameter
kisi
2 Lampiran 2 Literatur analisis XRD JCPDS-ICDD
3 Lampiran 3 Perhitungan grain size
4 Lampiran 4 Dokumentasi penelitian

16
22
24
29

2

PENDAHULUAN
Latar Belakang
Perkembangan sains senantiasa selalu melahirkan sesuatu yang baru dan sangat
dinantikan manfaatnya untuk kepentingan serta kesejahteraan manusia.Bidang
fisika merupakan salah satu cabang ilmu yang berperan besar dalam
perkembangan sains dan teknologi sekarang ini khususnya teknologi bahan yang
mendorong mahasiswa untuk terus memacu diri dalam menguasai ilmu tentang
bahan dalam hal ini tentang film tipis.Pada akhir tahun 1930an, teknologi silikon
berkembang sangat pesat karena adanya pengecilan ukuran yang menghasilkan
peningkatan konstanta dalam jumlah komponen per chip.Reduksi ukuran ini
beriringan dengan meningkatnya kerja dan menurunnya harga divais (fungsi
penurunannya sekitar 25% per tahun). Fenomena ini cenderung secara populer
dikuantisasi sebagai hukum Moore yang memprediksi bahwa jumlah komponen
per chip berlipat dua setiap 18 bulan.1
Barium stronsium titanat (BST) adalah salah satu material ferroelektrik.Material
ini menjadi kandidat untuk aplikasi memori, baik Dynamic Random Access
Memory (DRAM) dan Ferroelectric Random Access Memory (FRAM). Material
ini banyak diteliti karena mempunyai sifat-sifat yang menarik yaitu konstanta
dielektrik tinggi, loss dielektrik rendah, densitas kebocoran arus rendah dan
stabilitas termal yang baik.2

Tujuan Penelitian
Tujuan penelitian ini adalah melakukan penumbuhan film BST dengan variasi
konsentrasi fraksi mol x = 0,5 ; 0,6 ; 0,7 ; 0,8 di atas substrat Si (100) tipe-p
dengan metode spin coating, dan menganalisis BST yang dihasilkan dengan
metode X-ray Diffraction (XRD).
Perumusan Masalah
Jumlah fraksi mol dalam BST diduga akan mengubah momen dipol yang
berakibat mengubah struktur kristal. Pada konsentrasi fraksi mol berapakah
pembentukan film BST yang memiliki struktur kristal paling baik? Bagaimana
struktur kristal yang dihasilkan?

Hipotesis
Perubahan fraksi mol Ba dan Sr dalam BaxSr1-xTiO3mempengaruhi intensitas
difraksi dan parameter kisi.

3

TINJAUAN PUSTAKA
Barium Stronsium Titanium
Barium stronsium titanat adalah salah satu material ferroelektrik. BSTtelah
dikembangkan secara luas sebagai bahan feroelektrik yang dapat digunakan dalam
perangkat microwave tunable, seperti pada phase shifter, tunable filter, resonator,
antenna, dan delay line. Material ini menjadi kandidat untuk aplikasi memori,
baik Dynamic Random Access Memory dan Ferroelectric Random Access
Memory.3 Material ini banyak diteliti karena mempunyai sifat-sifat yang menarik
yaitu konstanta dielektrik tinggi, loss dielektrik rendah, densitas kebocoran arus
rendah dan stabilitas termal yang baik. Berdasarkan ICDD (intenational center for
difraction data), konstanta kisi BST yaitu bekisar γ,λ47 Ǻ. Temperatur Curie
(temperatur untuk mengubah fase ferroelektrik ke paraelektrik) barium titanat
(BT) murni sebesar 130 oC. Dengan penambahan stronsium ke dalam barium
titanat menyebabkan temperatur curie BST menurun dari 130 oC menjadi suhu
kamar (25 oC) yang berguna untuk spesifikasi alat sensor, serta digunakan sebagai
sel surya.4
Penumbuhan lapisan tipis BST ada berbagai macam, yaitu chemical solution
deposition (CSD) dengan peralatan spin coating,5 metal organic chemical vapor
deposition,6 pulsed laser deposition7 dan sputtering.8 Teknik pendeposi-sian film
tipis BST yang akan diprioritaskan pada penelitian ini adalah teknik CSD dengan
peralatan spin coating.
Film BST yang diproduksi menggunakan metode chemical solution deposition,
secara umum meliputi empat proses; (i) sintesis larutan prekursor. Komposisi
gram senyawa yang digunakan untuk membentuk film dihitung dengan metode
stoikiometri. (ii) deposisi larutan prekursor pada permukaan substrat. Proses ini
dapat dilakukan dengan cara menyemprotkan larutan prekursor pada substrat, spin
coating dan penyemprotan ulang larutan prekursor pada permukaan sehingga
didapatkan film pada permukaan. (iii) pemanasan pada suhu rendah. Perlakuan ini
bertujuan menghilangkan pelarut dan senyawa organik lain yang diperkirakan
masih ada (biasanya pada suhu 300-400 oC) dan pembentukan film yang masih
berstruktur amorf. (iv) perlakuan panas pada temperatur tinggi. Perlakuan ini
bertujuan untuk densifikasi dan kristalisasi film (biasanya pada suhu 600-1000
o
C).9 Karakteristik sifat kelistrikan dan material (mikrostruktur) dari lapisan tipis
BST banyak dipengaruhi oleh metode pembuatan film, suhu annealing, dan grain
size.

X-ray Diffraction
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 berharga tentang
penataan atom atau molekul dalam suatu struktur.

4

Informasi hasil difraksi sinar-X meliputi posisi puncak dan intensitas. Posisi
puncak mengindikasikan struktur kristal dan identifikasi fase yang ada pada bahan
tersebut, sedangkan intensitas menunjukkan total hamburan balik dari masingmasing bidang dalam struktur kristal. Ukuran kristal suatu bahan dapat dihitung
dengan menggunakan persamaan Debye Scherrer yang dapat dilihat pada
persamaan berikut:
D=

�

� cos �

......................................... ................................................................... (1)

dimana K adalah konstanta kira-kira bernilai 1, adalah panjang gelombang yang
digunakan pada alat XRD ( Cu) yaitu 0,15406 nm, adalah full width at half
maximum (FWHM) (derajat).10 Pada proses terjadinya difraksi sinar-X
berdasarkan hukum Bragg (Gambar 1) yaitu saat berkas sinar-X jatuh pada bidang
P1 dan P2 yang terpisah sejauh d, maka akan terbentuk sudut θ terhadap bidang
yang menumbuk titik A dan B. Sementara itu kedua berkas akan mencapai
maksimum apabila mempunyai fase yang sama.
X-ray diffractometer merupakan alat yang digunakan untuk karaketrisasi struktur
dan ukuran kristal suatu bahan. Data hasil XRD dihasilkan dan dikumpulkan
dengan menggunakan alat difraktometer berupa fragmen kristal tunggal. Pola-pola
difraksi sinar-X berbagai bahan telah dikumpulkan dalam data joint committee of
power difraction standard (JCPDS). Hasil analisis pola XRD sampel dianalisis
komposisi fasenya dengan pola XRD yang terukur pada JCPDS.

Chemical Solution Deposition
Metode chemical solution deposition merupakan cara pembuatan film tipis
dengan pendeposisian larutan bahan kimia di atas substrat, kemudian dipreparasi
dengan spin coating. Proses pembentukan film dipengaruhi oleh dua parameter
bebas yaitu kecepatan putar dan viskositas. Rentang ketebalan film yang
dihasilkan oleh proses spin coating adalah 1-β00 m.11 Proses spin coating dapat
dipahami dengan perilaku aliran larutan pada piringan substrat yang berputar.

Gambar 1Skema difraksi sinar-X berdasarkan hukum Bragg

5

Mula-mula aliran volumetrik cairan dengan arah radial pada substrat diasumsikan
bervariasi terhadap waktu. Pada saat t = 0, penggenangan awal dan pembasahan
menyeluruh pada permukaan substrat (tegangan permukaan diminimalisasi yakni
tidak ada getaran, tidak ada noda kering dan sebagainya). Piringan lalu dipercepat
dengan kecepatan rotasi yang spesifik, menyebabkan bulk dari cairan terdistribusi
merata.12
Pemilihan teknik CSD dengan peralatan spin coating, didasari oleh beberapa
pertimbangan yaitu kontrol stoikiometri yang tinggi karena pembuatan film tipis
melalui teknik stempel. Keuntungan lain adalah proses penumbuhan dapat
dilakukan pada temperatur ruang, simpel, kompak dan film yang ditumbuhkan
mempunyai homogenitas yang tinggi.13 Selain itu teknik yang digunakan cukup
sederhana, tidak menggunakan peralatan yang rumit dan tidak memerlukan
investasi yang tinggi serta biaya operasional relatif murah.

Annealing
Annealing merupakan proses pemanasan sampel pada suhu tertentu menggunakan
alat furnace. Kenaikan suhu annealing akan menaikkan grainsize dalam kristal
film BST. Pada temperatur annealing 700 oC struktur BST yang teramati adalah
kubik dengan konstanta kisi a = 3,97 Å untuk 30% mol stronsium.14 Suhu
annealing sangat berpengaruh pada film yang dihasilkan, diantaranya struktur
atom penyusun dan sifat listrik dari film. Suhu annealing dapat meningkatkan
kekerasan, mengurangi stress (tegangan), meningkatkan kekuatan tarik dan
penurunan elastisitas.15 Suhu annealing juga mempengaruhi bentuk ukuran
butiran dari film serta kerapatan film. Pada suhu tinggi, ukuran butir tampak lebih
beraturan dibandingkan dengan suhu rendah.16
Selama annealing akan terjadi penyusunan kembali dislokasi untuk mengurangi
energi kisi (energi potensial ion dalam bentuk kristal yang lebih rendah dari atom
netral), sedangkan batas butir tidak mengalami migrasi. Proses rekristalisasi akan
mengubah struktur kisi yang terdeformasi diganti oleh kisi baru tanpa strain
(regangan) melalui proses nukleasi dan pertumbuhan. Butir tumbuh dari inti yang
terbentuk pada matriks yang terdeformasi. Besarnya laju kristalisasi tergantung
jumlah deformasi sebelumnya, temperatur annealing dan kemurnian bahan.
Pertumbuhan butir terjadi pada saat kristalisasi primer terhenti. Pada saat
annealing, butir kecil menyusut dan yang lebih besar tumbuh (pertumbuhan butir).

METODE
Tempat dan Waktu Penelitian
Penelitian dilakukan di Laboratorium Material, Laboratorium Biomaterial,
Departemen Fisika Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam, Institut
Pertanian Bogor dari bulan Agustuts 2011 sampai Februari 2012.

6

Alat dan Bahan
Alat-alat yang digunakan pada penelitian ini antara lain adalah neraca analitik
model BL 6100, reaktor spin coater, mortar, pipet, pinset, gelas ukur Iwaki 10 ml,
hotplate, gunting, spatula, stopwatch, tabung reaksi, sarung tangan karet, cawan
petri, tissue, isolasi, masker, serta kawat atau kabel.
Bahan yang digunakan dalam penelitian ini adalah bubuk barium asetat
[Ba(CH3COO)2, 99%], stronsium asetat [Sr(CH3COO)2, 99%], titanium
isopropoksida [Ti(C12O4H28), 97.999%], 2-metoksietanol, etilane glykol, aseton
pro-analisis, methanol pro-analisis, asam asetat, substrat Si (100) tipe-p, di water,
HF (asam florida), kaca preparat dan alumunium foil.

Prosedur Penelitian
Persiapan
a. Pembuatan larutan BST
Film tipis BST yang ditumbuhkan pada permukaan substrat Si dengan cara
mereaksikan barium asetat, stronsium asetat, titanium isopropoksida, serta
2-metoksietanol sebanyak 2,5 ml sebagai bahan pelarut. Dalam penelitian ini
digunakan variasi fraksi molar Ba dan Sr x = 0,5 ; 0,6 ; 0,7 ; 0,8. Komposisi massa
yang sesuai ketentuan dari masing-masing bahan-bahan tersebut dihitung
menggunakan persamaan stoikiometri (reaksi kimia), kemudian dilakukan
penimbangan dengan menggunakan neraca analitik sebelum dilakukan
pencampuran. Setelah bahan-bahan dicampur, larutan diaduk selama satu jam
dengan menggunakan gelombang ultrasonik menggunakan Bransonic 2510.

7

Mulai

Barium asetat
[Ba(CH3COO)2
99%]

2metoksietano
l
[H3COOCH2

Stronsium
asetat
[Sr(CH3COO)2,
99%]

Titanium
isopropoksid
a
[Ti(C12O4H28

Dicampur dan diaduk selama satu jam dengan Branson

Campuran

Spin coating pada 3000 rpm selama 30 detik di atas substrat Si (100)
tipe-pberbentuk persegi dengan ukuran 1 x 1 cm sebanyak 3 tetes
Annealing pada suhu 850 oC selama 29
jam
Karakterisasi film

Pengolahan data
Penulisan laporan
akhir
Selesai
Gambar 2 Diagram alir penelitian
b. Persiapan substrat
Substrat yang digunakan adalah Si (100) tipe-p. Pemotongan substrat Si (100)
tipe-p dilakukan dengan sangat hati-hati menggunakan alat pemotong kaca dan
dibantu penggaris. Substrat Si (100) tipe-p yang telah terpotong, kemudian dicuci
dengan beberapa tahapan perendaman dan diaduk menggunakan gelombang
ultrasonik 22 kHz selama 10 menit setiap tahapannya. Tahap pertama direndam
menggunakan aseton pro analisis, tahap kedua menggunakan di water, tahap

8

ketiga menggunakan methanol pro analisis, tahap keempat menggunakan asam
flourida dicampur dengan di water dengan perbandingan 5:1, dan yang terakhir
dicuci kembali menggunakan di water. Substrat Si (100) tipe-p dikeringkan
menggunakan tisu bersih.

Penumbuhan film BST di atas substrat Si (100) tipe-p
Film tipis BST ditumbuhkan di atas substrat Si (100) tipe-p dengan cara spin
coating dengan kecepatan putaran 3000 rpm. Substrat Si (100) tipe-p yang telah
dibersihkan kemudian diletakkan di atas spin coater dengan perekat double tape.
Substrat Si (100) tipe-p yang telah menempel pada spin coater diselotip bagian
atasnya sepertiga bagian, kemudian ditetesi larutan BST yang telah diaduk
sebanyak 3 kali tetesan, dimana jeda antara tetesan selama 1 menit. Proses spin
coating setiap tetesannya selama 30 detik. Lepas selotip pada substrat yang telah
ditetesi BST kemudian ambil menggunakan pinset dengan hati-hati.

Proses annealing
Proses selanjutnya adalah annealing, yaitu proses pemanasan film. Annealing
dilakukan menggunakan furnace model VulcanTM3-130. Proses annealing untuk
setiap substrat dilakukan pada temperatur 850 ˚C. Annealing dimulai dari
temperatur ruangan dengan kenaikan 1,7 ˚C/menit sampai didapat temperatur
annealing 850 ˚C. Ketika temperatur annealing telah dicapai maka dilakukan
penahanan temperatur tersebut selama 29 jam. Temperatur furnace kemudian
diturunkan hingga dicapai temperatur ruang, kemudian keluarkan film dari dalam
furnace.

Karakterisasi XRD film BST
Alat yang digunakan untuk karakterisasi XRD adalah Shimadzu XRD 610. Film
tebal BST dimasukkan ke dalam holder yang berdiameter 2 cm. Holder yang telah
berisi sampel dikaitkan pada diffraktometer. Pada komputer diset nama sampel,
sudut awal, sudut akhir, dan kecepatan analisa. Sudut awal pada 10˚ dan sudut
akhir pada 80˚ kecepatan baca diset pada 0,0β˚ per detik, setelah itu di run.
Analisis kualitatif XRD yang dilakukan yaitu identifikasi fase, perhitungan
parameter kisi, dan ukuran kristal. Semua sampel diidentifikasi fasenya dengan
cara membandingkan data yang diperoleh dengan JCPDS. Nilai parameter kisi
dapat ditentukan dengan menggunakan metode Cohen. Perhitungan ukuran kristal
dilakukan dengan menggunakan rumus Debye-Scherrer.

9

HASIL DAN PEMBAHASAN
Larutan BST
Penelitian ini menggunakan larutan BST yang dihasilkan dari pencampuran
barium asetat, stronsium asetat, dan titanium isopropoksida. Hasil dari
pencampuran ini berupa larutan BST berwarna putih. Larutan tersebut mudah
membeku sehingga tidak tahan lama pada suhu ruang, oleh karena itu harus
segera digunakan pada substrat.

Substrat
Bahan yang digunakan untuk pembuatan substrat pada penelitian ini yaitu silikon
murni tipe-p. Substrat silikon kemudian dipotong persegi dengan ukuran 1 x 1
cm menggunakan pemotong kaca mata intan. Substrat kemudian dicuci sesuai
dengan tahapan-tahapan yang telah dijelaskan. Hasil dari proses ini didapatkan
silikon berukuran 1 x 1 cm yang lebih jernih. Bentuk substrat silikon yang
diperoleh tidak berbentuk pergi sempurna karena proses pemotongan
menggunakan pemotong kaca mata intan. Hasil persiapan substrat dapat dilihat
pada Gambar 3.

Penumbuhan Film BST
Setelah dihasilkan substrat dan larutan BST proses selanjutnya adalah
penumbuhan film. Proses penumbuhan film menggunakan spin coating yakni
dengan cara melakukan penetesan larutan BST pada satu pertiga dari luas substrat
kemudian di spin pada kecepatan 3000 rpm selama 30 detik. Proses ini dilakukan
sebanyak tiga kali ulangan. Hasil dari proses penumbuhan film ini berupa substrat
yang memiliki bagian BST satu pertiga dari luas substrat silikon dan sisa luasnya
adalah bagian silikon murni. Hasil proses penumbuhan film BST dapat dilihat
pada Gambar 4 dengan massa dan tebal film pada Tabel 1 dan Tabel 2 mengikuti
rumus
h=

m
ρA

.................................................................................................................. (2)

dengan ρ = 6020 kg/m3.17 Dari Tabel 1 dan Tabel 2 terlihat film dengan fraksi mol
x = 0,6 memiliki massa lebih besar dan lebih tebal dibandingkan dengan film
dengan fraksi mol yang lain. Hal ini terjadi karena pemotongan substrat silikon
yang masih manual dengan menggunakan pemotong kaca mata intan sehingga
hasil substrat yang diperoleh tidak merata.

10

Gambar 3 Hasil persiapan substrat

Gambar 4 Film BST yang telah diannealing
Tabel 1 Massa film sebelum dan sesudah dilakukan annealing
Massa film +
Massa film +
Fraksi
Massa awal
substrat sebelum
substrat sesudah
substrat
mol(x)
annealing(gram)
annealing(gram)
(gram)
0,5
0,1298
0,1305
0,1301
0,6
0,114
0,1447
0,1144
0,7
0,1247
0,125
0,1248
0,8
0,1458
0,1462
0,146
Tabel 2 Tebal film BST
Fraksi mol
Luas film
(x)
(m²)
0,5
0,00006809
0,6
0,0000749
0,7
0,0000652
0,8
0,00006207

Massa jenis film
(kg/m³)
6020
6020
6020
6020

Δm
(gram)

0,0003
0,0004
0,0001
0,0002

Tebal film BST
(μm)
0,732
0,887
0,655
0,535

11

Pola Difraksi XRD Film BST
Bahan yang mengandung suatu kristal ketika dianalisa menggunakan XRD akan
memunculkan puncak-puncak difraksi yang spesifik. Dari puncak-puncak difraksi
tersebut dapat ditentukan indeks miller (hkl) dengan menganggap struktur kristal
BST merupakan kubik,18 dimana parameter kisi BST dalam struktur tetragonal
dapat ditentukan dari nilai indeks miller.
Hasil XRD pada Gambar 5 memperlihatkan bahwa puncak difraksi BST terkuat
terjadi pada bidang (110) yang disebabkan banyaknya bidang pendifraksi yang
memiliki parameter kisi yang sama dengan jarak berdekatan, sehingga
gelombang-gelombang yang mengalami difraksi tidak terlalu berbeda fase dan
cenderung konstruktif. Pada Gambar 5 dapat dilihat di setiap sampel muncul
puncak tertinggi pada 2θ= 29o dimana puncak tersebut bukan merupakan puncak
dari BST. Hal ini terjadi karena adanya kontak pada film yaitu dilakukan

Gambar 5 Pola difraksi sinar-X sampel pada fraksi mol
(a) x=0,5, (b) x=0,6, (c) x=0,7, (d) x=0,8

12

Tabel 3 Sudut difraksi dan indeks miller film BST
Fraksi mol x=0,5
22,44
32,22
38,92
46,18
57
71,16
76,98

Sudut difraksi βθ
Fraksi mol x=0,6 Fraksi mol x=0,7
22,26
22,64
31,72
31,94
39,1
38,12
45,5
50,9
52
56,86
56,98
66,72
66,64
71,22
-

Fraksi mol x=0,8
22,54
31,46
39
44,22
56,94
66,66
71,6
75,64

Indeks miller
(h k l)
100
110
111
200
210
211
220
221
310

pemasangan kontak aluminium terlebih dahulu sebelum film dikarakterisasi. Hal
ini sesuai dengan data JCPDS-ICDD diketahui puncak aluminium yaitu
2θ= 28,707o.
Tabel 3 menunjukkan hasil yang diperoleh pada bidang (110) dengan fraksi mol
x=0,5 intensitas difraksinya sebanyak 47 hitungan, x=0,6 intensitas difraksinya
sebanyak 46 hitungan, x=0,7 intensitas difraksinya sebanyak 29 hitungan, x=0,8
intensitas difraksinya sebanyak 20 hitungan. Secara keseluruhan intensitas
difraksi tertinggi dimiliki oleh sampel dengan fraksi mol x=0,5. Sedangkan
intensitas difraksi pada fraksi mol yang lain relatif menurun dengan
ditingkatkannya nilai fraksi mol. Hal ini terjadi karena semakin tinggi konsentrasi
Ba menyebabkan Cu semakin banyak diserap oleh sampel sehingga Cu yang
didifraksikan semakin rendah. Oleh sebab itu dapat dikatakan bahwa sampel
dengan fraksi mol x=0,5 memiliki struktur kristal paling baik dari pada sampel
yang lain, karena semakin tinggi puncak intensitas difraksi menunjukkan semakin
banyaknya jumlah bidang pendifraksi yang seragam dalam orientasi bidang yang
sama.19
a=b=
c =

� Cu

4C

........................................................................................................... (3)

� �
................................................................................................................ (4)
4B

B0 cos Ɵ =

��

.................................................................................................... (5)

Berdasarkan persamaan (3) dan (4) diperoleh hasil parameter kisi BST dengan
struktur tetragonal sesuai Tabel 4. Pada Tabel 4 menunjukkan parameter kisi
panjang = lebar (a) setiap sampel berkisar dari 3,82 – 3,98 Å dan parameter kisi
tinggi (c) berkisar dari 3,60 – 4,29 Å. Sedangkan dari data JCPDS-International
Centre for Diffraction Data (ICDD) nilai parameter kisi a adalah 3,94 – 3,96 Å.
Untuk analisis perhitungan lengkap menggunakan metode Cohen dan Crammer
terlampir dalam Lampiran 1, sedangkan analisis XRD Ba0,5Sr0,5TiO3 menurut
Wong dan analisis XRD Ba0,6Sr0,4TiO3 menurut Keller terlampir dalam
Lampiran 2.

13

Tabel 4 Parameter kisi BST
Hasil Eksperimen (tetragonal)
Fraksi mol
c (Å)
a (Å)
0,5
3,93
4,29
0,6
3,82
3,75
0,7
3,98
4,21
0,8
3,78
3,60
Tabel 5 Ukuran kristal
Fraksi mol
0,5
0,6
0,7
0,8

Literatur (kubik)
a (Å)
3,94 (Wong)
3,96 (Keller)

Ukuran kristal (nm)
25,55
39,21
41,05
41,86

Dari hasil penelitian bidang (110) pada fraksi mol x=0,5 terjadi pada 2θ=32,22o
sedangkan dalam JCPDS-International Centre of Diffraction Data dipaparkan
sudut difraksi bidang (110) yaitu 2θ=32,032o. Pada fraksi mol x=0,6 bidang (110)
terjadi pada 2θ=31,72o, fraksi mol x=0,7 bidang (110) terjadi pada 2θ=31,94o,
sedangkan fraksi mol x=0,8 bidang (110) terjadi pada 2θ=31,46o. Pergeseran
sudut difraksi film terjadi karena adanya pengaruh pada proses annealing dimana
proses ini menentukan struktur kristal suatu bahan.
Disamping menganalisis parameter kisi BST, dianalisis juga grain size BST
sesuai dalam Tabel 5. Pada Tabel 5 fraksi mol x = 0,5 memiliki ukuran kristal
25,55 nm, untuk fraksi mol x = 0,6 ukuran kristal 39,21 nm, untuk fraksi mol
x = 0,7 ukuran kristal 41,05 nm, sedangkan untuk fraksi mol x = 0,8 memiliki
ukuran kristal yang paling besar yaitu 41,86 nm. Analisis grain size terlampir
dalam Lampiran 3. Dari data tersebut terlihat bahwa semakin besar konsentrasi
fraksi mol maka ukuran kristal semakin besar, sementara semakin kecil fraksi mol
maka ukuran kristal semakin kecil pula. Ukuran kristal yang semakin besar
menyebabkan jarak antar butir kristal semakin menyempit. Hal ini diperkuat oleh
data parameter kisi pada Tabel 4 dimana semakin besar konsentrasi fraksi mol,
nilai parameter kisi relatif menurun. Lampiran 4 menunjukkan foto dokumentasi
penelitian.

SIMPULAN DAN SARAN
Simpulan
Film BST telah berhasil dibuat pada substrat silikon tipe-p dengan variasi fraksi
mol x = 0,5 ; 0,6 ; 0,7 ; 0,8 pada suhu annealing 850 oC selama 29 jam. Sebelum
proses annealing, BST berupa cairan berwarna putih yang mudah membeku pada
suhu ruang sehingga harus segera digunakan pada substrat silikon. Setelah melalui
proses annealing, film yang dihasilkan berupa persegi berukuran 1 x 1 cm dengan
ketebalan film masing-masing fraksi mol yaitu 0,732 mikrometer untuk mol x =

14

0,5, 0,887 mikrometer untuk mol x = 0,6, 0,655 mikrometer untuk mol x = 0,7,
dan 0,535 mikrometer untuk mol x = 0,8.
Setelah dilakukan uji sifat struktur berupa karakterisasi XRD dapat disimpulkan
bahwa film BST berstruktur tetragonal dengan nilai parameter kisi a = 3,93 Å
untuk x = 0,5, a = 3,82 Å untuk x = 0,6, a = 3,98 Å untuk x = 0,7,
a = 3,78 Å
untuk x = 0,8. Film yang memiliki struktur kristal paling baik yaitu film BST
dengan fraksi mol x = 0,5 dengan intensitas difraksi tertinggi dan ukuran kristal
25,55 nm, sedangkan intensitas difraksi terendah dimiliki oleh film BST dengan
fraksi mol x = 0,8 dengan ukuran kristal 41,86 nm. Terdapat pengaruh konsentrasi
terhadap sifat fisis film BST berupa grain size kristalin serta intensitas difraksi.
Semakin besar konsentrasi fraksi mol maka grain size kristalin filmnya semakin
besar, namun intensitas difraksinya relatif menurun.
Saran
Pada penelitian selanjutnya untuk mendapatkan hasil yang lebih baik, disarankan
untuk melakukan penumbuhan film BST yang lebih terkontrol dengan ruangan
harus lebih bersih agar dapat mengurangi kontaminasi zat pada film BST. Film
yang telah ditumbuhkan pada substrat sebaiknya langsung di-annealing agar
tidak tercampur oleh bahan pengotor yang ada di atmosfer dengan proses
annealing sebaiknya dilakukan secara masing-masing, karena kontaminasi zat
akan terjadi pada proses penguapan.

DAFTAR PUSTAKA
1. Hendrawan, Ananto Y. Sifat Optik Film Tipis Ba0.5Sr0.5TiO3. [Skripsi].
Bogor: FMIPA, Institut Pertanian Bogor. 2006.
2. Romzie, M. Studi konduktivitas listrik, kurva I-V dan celah energi
fotodioda berbasis film tipis Ba0,75Sr0,25TiO3 (BST) yang didadah galium
(BSGT) menggunakan metode chemical solution deposition (CSD).
[Skripsi]. Bogor: FMIPA, Institut Pertanian Bogor. 2008.
3. Park, B. H, Kang, B. S, Bu S. D, Noh, T. W.J.Lee, & W.Jo. Lantanumsubstituted bismuth titanate for use in non-volatile memories, Letters to
Nature, 401, 682-684, Macmillan Magazines Ltd. 1999.
4. Frimasto H, Irzaman, Kurniati M. Sifat optik film bahan ferroelektrik
BaTiO3 yang didadah tantalum (BTT), Prosiding seminar nasional
keramik V, ISSN : 1693-7163, 146-157. 2006.
5. Tirumala, Sridhar. Integration of ferroelectric material into high density
non-volatile random a memories, material science and engineering. 2000.

15

6. Funakubo, H., Takeshima, T. and Nagano, M. Crystal structure and
dielectric properties of epitaxially grown thin film prepared by Molecular
Chemical Vapour Deposition, J. Material Res., vol 13 no. 12. 1998.
7. Nakano, M., Tabata, H., Katamay, Y. and Kawai, T. Ba0.7Sr0.3TiO3 Thin
film production on atomically flat SrTiO3(100) substrate by a Pulsed Laser
Deposition and its dielectric properties, Japan, J. Appl. Phys. vol. 36 no
6A. 1997.
8. Hou, S.Y., Kwo, J., Watts, R.K. and Cheng, J.Y. Structure and properties
of epitaxial Ba0.5Sr0.5TiO3/SrRuO3/ ZrO2 heterostructure on Si grown by
off-axis sputtering, Appl. Phys. Lett. 67 (10). 1995.
9. Pia, W. Synthesis, structure determination, and sol-sel processing of
heterometallic heteroleptic alkoxide complexes of late transition
metals[doctoral thesis]. Uppsala: Swedish University of Agricultural
Sciences. 2005.
10. Sproull, Wayne T. X-rays in Practice, First Edition. New York:
McGRAW-HILL BOOK COMPANY, INC. 1946.
11. Erviansyah, Ridwan. Studi konduktivitas listrik film tipis Ba0.25Sr0.75TiO3
yang didadah ferium oksida (BFST) menggunakan metode chemical
solution deposition. [Skripsi].Bogor: Departemen Fisika Fakultas
Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Institut Pertanian Bogor. 2010.
12. Krisyanto D. Penumbuhan lapisan tebal tantalum oksida di atas substrat Pt
(200)/SiO2/Si(100) dengan metode deposisi larutan kimia dengan bantuan
alat spin coating.[Skripsi]. Bogor: FMIPA, IPB. 2004.
13. Darmasetiawan, H, dkk. Lattice constans analysis and structure of
crystalline Ba0,5Sr0,5TiO3 thin films wsa formed by Chemical Solution
Deposition Method, Prosiding, Seminar Fisika dan Aplikasinya, Surabaya.
2002.
14. Syafutra H. Pembuatan fotokonduktivitas berbasis bahan ferroelektrik
Ba0,6Sr0,4TiO3 yang didadah tantalum pentoksida (BSTT) di atas
Substrat Si (100) tipe-p dan substrat TCO tipe-705. [Skripsi]. Bogor:
FMIPA, IPB. 2007.
15. Chaidir A, Kisworo D. Pengaruh pemanasan terhadap struktur mikro, sifat
mekanik dan korosi paduan Zr-Nb-Sn-Fe [Hasil-hasil Penelitian EBN].
2007.

16

16. Umiati NAK, Irzaman, Budiman M, Barmawi M. Efek annealing pada
penumbuhan film ferroelektrik PbZr0,625Ti0,375O3 (PZT). Kontribusi
Fisika Indonesia12. 2001.
17. N. V. Giridharan, R. Jayavel, P. Ramasamy. Structural,Morphological and
Electrical Studieson Barium Strontium Titanate ThinFilms Prepared by
Sol-GelTechnique. Crystal Growth Centre, Anna University, Chennai,
India. 2001.
18. Suvorova N. A, Lopez, C. M, Irenea, E. A.Comparison of interfaces for
(Ba,Sr)TiO3 films deposited on Si and SiO2/Si substrates: J of applied
physics 9, 2672-2673. 2004.
19. Suhandi, A, Sutanto, H, Arifin, P, Budiman, M, Barmawi. Karakteristik
film tipis GaAs yang ditumbuhkan dengan metode MOCVD menggunakan
sumber metalorganik TDMAAs (Trisdimethylaminoarsenic): J Matematika
dan Sains 10, 11-15. 2005.
20. JCPDS. International Centre for Diffraction Data. U.S.A: Campus
Boulevard. 1997.
21. Hou, S.Y., Kwo, J., Watts, R.K. and Cheng, J.Y. Structure and properties
of epitaxial Ba0.5Sr0.5TiO3/SrRuO3/ ZrO2 heterostructure on Si grown by
off-axis sputtering, Appl. Phys. Lett. 67 (10). 1995.
22. Adem, Umut. Preparation of BST thin film by chemical solution
desposition and their electrical characterization. The Middle East
Technical University. 2003.
23. Rohaeti, Eli. Karakterisasi biodegradasi polimer. Jogjakarta: Prosiding
Seminar Nasional Penelitian, Pendidikan dan Penerapan MIPA, Fakultas
MIPA Universitas Negeri Yogyakarta. 2009.
24. Tipler, P.A. Physics for scientist and engineers. Worth Publisher Inc. 1991.
25. Pratapa, Suminar. X-ray diffraction phase analyses for granulated and
sintered ceramic materials. Surabaya: Department of Physics, Institute of
Technology 10 November (ITS). 2007.

16

Lampiran 1 Tabel perhitungan indeks miller dan perhitungan parameter kisi
Film BST dengan fraksi mol x = 0,5
No
Puncak
1
2
3
4
5
6
7
No
Puncak
1
2
3
4
5
6
7

2Ɵ

Ɵ

Sin22Ɵ

Sin2Ɵ

Sin2Ɵ /2

Sin2Ɵ/3

Sin2Ɵ/4

Sin2Ɵ/5

Sin2Ɵ/A

s

hkl

22,44
32,22
38,92
46,18
57
71,16
76,98

11,22
16,11
19,46
23,09
28,5
35,58
38,49

0,1457
0,2843
0,3947
0,5206
0,7034
0,8957
0,9492

0,0379
0,0770
0,1110
0,1538
0,2277
0,3385
0,3874

0,0189
0,0385
0,0555
0,0769
0,1138
0,1693
0,1937

0,0126
0,0257
0,0370
0,0513
0,0759
0,1128
0,1291

0,0095
0,0192
0,0277
0,0385
0,0569
0,0846
0,0968

0,0076
0,0154
0,0222
0,0308
0,0455
0,0677
0,0775

0,9834
2,0000
2,8829
3,9951
5,9141
8,7936
10,0616

1
2
3
4
6
9
10

100
110
111
200
211
221
310

2Ɵ

hkl

Ɵ

α

α

22,44
32,22
38,92
46,18
57
71,16
76,98

100
110
111
200
211
221
310
Σ

11,22
16,11
19,46
23,09
28,5
35,58
38,49

1
2
2
4
5
8
10

1
4
4
16
25
64
100
214

2

ɣ

ɣ

2

αɣ

Sin 2Ɵ
2

Sin Ɵ

δ

δ

0
0
1
0
1
1
0

0
0
1
0
1
1
0
3

0
0
2
0
5
8
0
15

0,146
0,284
0,395
0,521
0,703
0,896
0,949

0,038
0,077
0,111
0,154
0,228
0,339
0,387

1,457
2,843
3,947
5,206
7,034
8,957
9,492

2,123
8,081
15,577
27,101
49,473
80,231
90,106
272,693

2

2

ɣδ

αδ

α sin Ɵ

ɣ sin Ɵ

δ sin Ɵ

0
0
3,947
0
7,034
8,95718
0
19,938

1,457
5,685
7,894
20,824
35,168
71,657
94,924
237,610

0,038
0,154
0,222
0,615
1,138
2,708
3,874
8,749

0
0
0,111
0
0,228
0,339
0
0,677

0,055
0,219
0,438
0,801
1,601
3,032
3,677
9,823

2

2

2

18

Lampiran 1
Film BST dengan fraksi mol x = 0,6
No
Puncak
1
2
3
4
5
6
7
No
Puncak
1
2
3
4
5
6
7

2Ɵ

Ɵ

Sin22Ɵ

Sin2Ɵ

Sin2Ɵ /2

Sin2Ɵ/3

Sin2Ɵ/4

Sin2Ɵ/5

Sin2Ɵ/A

s

hkl

22,26
31,72
39,1
45,5
50,9
56,86
66,72

11,13
15,86
19,55
22,75
25,45
28,43
33,36

0,1435
0,2764
0,3978
0,5087
0,6022
0,7011
0,8438

0,0373
0,0747
0,1120
0,1495
0,1847
0,2267
0,3024

0,0186
0,0373
0,0560
0,0748
0,0923
0,1133
0,1512

0,0124
0,0249
0,0373
0,0498
0,0616
0,0756
0,1008

0,0093
0,0187
0,0280
0,0374
0,0462
0,0567
0,0756

0,0075
0,0149
0,0224
0,0299
0,0369
0,0453
0,0605

0,9983
2,0009
3,0000
4,0065
4,9473
6,0724
8,1013

1
2
3
4
5
6
8

100
110
111
200
210
221
220

2Ɵ

hkl

Ɵ

α

α

22,26
31,72
39,1
45,5
50,9
56,86
66,72

100
110
111
200
210
211
220
Σ

11,13
15,86
19,55
22,75
25,45
28,43
33,36

1
2
2
4
5
5
8

1
4
4
16
25
25
64
139

2

ɣ

ɣ

αɣ

Sin 2Ɵ
2

Sin Ɵ

δ

δ

0
0
1
0
0
1
0

0
0
1
0
0
1
0
2

0
0
2
0
0
5
0
7

0,143
0,276
0,398
0,509
0,602
0,701
0,844

0,037
0,075
0,112
0,150
0,185
0,227
0,302

1,435
2,764
3,978
5,087
6,022
7,011
8,438

2,059
7,641
15,821
25,880
36,270
49,159
71,199
208,030

2

2

2

ɣδ

αδ

α sin Ɵ

ɣ sin Ɵ

δ sin Ɵ

0
0
3,978
0
0
7,011
0
10,989

1,435
5,529
7,955
20,349
30,112
35,057
67,504
167,941

0,037
0,149
0,224
0,598
0,923
1,133
2,419
5,484

0
0
0,112
0
0
0,227
0
0,339

0,053
0,206
0,445
0,761
1,112
1,589
2,552
6,719

2

2

2

19

Lampiran 1

Film BST dengan fraksi mol x = 0,7
No
Puncak
1
2
3
4
5
6
7
No
Puncak
1
2
3
4
5
6
7

2Ɵ

Ɵ

2
Sin 2Ɵ

2
Sin Ɵ

2
Sin Ɵ /2

2
Sin Ɵ/3

2
Sin Ɵ/4

2
Sin Ɵ/5

2
Sin Ɵ/A

s

hkl

22,64
31,94
38,12
52
56,98
66,64
71,22

11,32
15,97
19,06
26
28,49
33,32
35,61

0,148178612
0,279873693
0,38107229
0,620960948
0,703049384
0,842782135
0,896357706

0,038529148
0,075698719
0,106640206
0,192169262
0,227534123
0,30174646
0,339032384

0,019264574
0,03784936
0,053320103
0,096084631
0,113767062
0,15087323
0,169516192

0,012843049
0,025232906
0,035546735
0,064056421
0,075844708
0,100582153
0,113010795

0,009632287
0,01892468
0,026660052
0,048042316
0,056883531
0,075436615
0,084758096

0,00770583
0,015139744
0,021328041
0,038433852
0,045506825
0,060349292
0,067806477

1,017960373
2,0000
2,81749036
5,077213033
6,011571273
7,972300252
8,95741398

1
2
3
5
6
8
9

100
110
111
210
211
220
221

2Ɵ

hkl

Ɵ

α

α

22,64
31,94
38,12
52
56,98
66,64
71,22

100
110
111
210
211
220
221
Σ

11,32
15,97
19,06
26
28,49
33,32
35,61

1
2
2
5
5
8
8

1
4
4
25
25
64
64
187

2

ɣ

ɣ

2

αɣ

Sin 2Ɵ
2

Sin Ɵ

δ

δ

0
0
1
0
1
0
1

0
0
1
0
1
0
1
3

0
0
2
0
5
0
8
15

0,148
0,280
0,381
0,621
0,703
0,843
0,896

0,039
0,076
0,107
0,192
0,228
0,302
0,339

1,482
2,799
3,811
6,210
7,030
8,428
8,964

2,196
7,833
14,522
38,559
49,428
71,028
80,346
263,911

2

2

ɣδ

αδ

α sin Ɵ

ɣ sin Ɵ

δ sin Ɵ

0
0
3,811
0
7,030
0
8,964
19,805

1,482
5,597
7,621
31,048
35,152
67,423
71,709
220,032

0,039
0,151
0,213
0,961
1,138
2,414
2,712
7,628

0
0
0,107
0
0,228
0
0,339
0,673

0,057
0,212
0,406
1,193
1,600
2,543
3,039
9,050

2

2

2

20

Lampiran 1
Film BST dengan fraksi mol x = 0,8
No
Puncak
1
2
3
4
5
6
7
8

No
Puncak
1
2
3
4
5
6
7
8

2Ɵ

Ɵ

Sin 2Ɵ
2

Sin Ɵ

Sin Ɵ /2

Sin Ɵ/3
2

Sin Ɵ/4
2

Sin Ɵ/5
2

Sin Ɵ/A

s

hkl

22,54
31,46
39
44,22
56,94
66,66
71,6
75,64

11,27
15,73
19,5
22,11
28,47
33,33
35,8
37,82

0,146940608
0,272382932
0,396044155
0,486388114
0,702411214
0,843036176
0,900365685
0,93848924

0,038193928
0,073497635
0,111427019
0,141666396
0,227241505
0,301906699
0,342175482
0,375993186

0,019096964
0,036748818
0,05571351
0,070833198
0,113620753
0,150953349
0,171087741
0,187996593

0,012731309
0,024499212
0,03714234
0,047222132
0,075747168
0,100635566
0,114058494
0,125331062

0,009548482
0,018374409
0,027856755
0,035416599
0,056810376
0,075476675
0,08554387
0,093998296

0,007638786
0,014699527
0,022285404
0,028333279
0,045448301
0,06038134
0,068435096
0,075198637

1,039323996
2,0000
3,032125286
3,85499195
6,183641256
8,215412573
9,311197021
10,23143627

1
2
3
5
6
8
9
10

100
110
111
210
211
220
221
310

2Ɵ
22,54
31,46
39
44,22
56,94
66,66
71,6
75,64

hkl
100
110
111
200
211
220
221
310
Σ

2

Ɵ

α

α

11,27
15,73
19,5
22,11
28,47
33,33
35,8
37,82

1
2
2
4
5
8
8
10

1
4
4
16
25
64
64
100
278

2

2

2

ɣ

ɣ

2

αɣ

Sin 2Ɵ
2

Sin Ɵ

δ

δ

0
0
1
0
1
0
1
0

0
0
1
0
1
0
1
0
3

0
0
2
0
5
0
8
0
15

0,147
0,272
0,396
0,486
0,702
0,843
0,900
0,938

0,038
0,073
0,111
0,142
0,227
0,302
0,342
0,376

1,469
2,724
3,960
4,864
7,024
8,430
9,004
9,385

2,159
7,419
15,685
23,657
49,338
71,071
81,066
88,076
338,472

2

2

ɣδ

αδ

α sin Ɵ

ɣ sin Ɵ

δ sin Ɵ

0
0
3,960
0
7,024
0
9,004
0
19,988

1,469
5,448
7,921
19,456
35,121
67,443
72,029
93,849
302,735

0,038
0,147
0,223
0,567
1,136
2,415
2,737
3,760
11,024

0
0
0,111
0
0,227
0
0,342
0
0,681

0,056
0,200
0,441
0,689
1,596
2,545
3,081
3,529
12,138

2

2

2

20

Lampiran 1

 Mencari parameter kisi film BST dengan fraksi mol x = 0,5

Metode cohen dan cramer
Dari matrik A diatas diperoleh determinan (D) = 1391,842
∑ α sin2 θ = C ∑ α2 + B ∑ αγ + A ∑ αδ
∑ γ sin2 θ = C ∑ α + B ∑ γ2+ A ∑ γδ
∑ δ sin2 θ = C ∑ αδ + B ∑ γδ + A ∑ δ2
Keterangan : a, b, c = parameter kisi, α = h2 + k2 ,
2

B=

214

8,749 237,610

15

0,677

8,749

19,938 = 0,677

2

γ = l , δ = 10 sin 2θ ,
237,610 9,823 272,693

A = D/10, B = λ2/(4c2) , C = λ2/(4a2)

A=

8,749

214

15

237,610

15

3

19,938 = 0,677

237,610 19,938

272,693

9,823

9,823

Dari matriks B tersebut, diperoleh Δ B = 44,8β5β8;

B=

ΔB

= 0.032206;

Parameter kisi c =

� �
4B

= 4.292328 Å

21

Parameter kisi a=b =

8,749

8,749

15

237,610

C = 0,677

3

19,938 = 0,677

� Cu

4C

= 3,939786 Å

dengan cara yang sama diperoleh parameter kisi untuk film BST
yang lainnya yaitu :
Film BST fraksi mol x = 0,6 : a=b= 3,820 Å, c= 3,754 Å
Film BST fraksi mol x = 0,7 : a=b= 3,980 Å, c= 4,210 Å

9,823

19,938

272,693

9,823

Dari matriks C diatas diperoleh Δ C = 5γ,β06γ5
C=

ΔC
D

= 0,038227

Film BST fraksi mol x = 0,8 : a=b= 3,788 Å, c= 3,605 Å

22

Lampiran 2 Literatur analisis XRD JCPDS-ICDD
Literatur analisis XRD JCPDS-ICDD untuk Ba0,5Sr0,5TiO3

23

Lampiran 2
Literatur analisis XRD JCPDS-ICDD untuk Ba0,6Sr0,4TiO3

24

Lampiran 3 Perhitungan grain size
Film BST dengan fraksi mol x = 0,5
2 teta

teta

sin (teta)

22,44
32,22
38,92
46,18
57
71,16
76,98

11,22
16,11
19,46
23,09
28,50
35,58
38,49

0,19
0,28
0,33
0,39
0,48
0,58
0,62

Bo (derajat) Bo (radian)
0,44
0,36
0,38
0,30
0,46
0,48
0,50

0,0077
0,0063
0,0066
0,0052
0,0080
0,0084
0,0087

Bi

Br

Br cos (teta)

0,0018
0,0018
0,0018
0,0018
0,0018
0,0018
0,0018

0,00746
0,00602
0,00638
0,00491
0,00782
0,00818
0,00853

0,00732
0,00578
0,00602
0,00452
0,00687
0,00665
0,00668

Bi

Br

Br cos (teta)

0,0018
0,0018
0,0018
0,0018
0,0018
0,0018
0,0018

0,00339
0,00565
0,00602
0,00491
0,00746
0,00782
0,00454

0,00333
0,00544
0,00567
0,00453
0,00674
0,00688
0,00379

Film BST dengan fraksi mol x = 0,6
2 teta

teta

sin (teta)

22,26
31,72
39,10
45,50
50,90
56,86
66,72

11,13
15,86
19,55
22,75
25,45
28,43
33,36

0,193
0,273
0,334
0,387
0,430
0,476
0,550

Bo (derajat) Bo (radian)
0,22
0,34
0,36
0,30
0,44
0,46
0,28

0,00384
0,00593
0,00628
0,00523
0,00768
0,00802
0,00488

Film BST dengan fraksi mol x = 0,7
2 teta

teta

sin (teta)

22,64
31,94
38,12
52
56,98
66,64
71,22

11,32
15,97
19,06
26
28,49
33,32
35,61

0,196
0,275
0,326
0,438
0,477
0,549
0,582

Bo (derajat) Bo (radian)
0,22
0,26
0,32
0,28
0,34
0,22
0,36

0,00384
0,00454
0,00558
0,00488
0,00593
0,00384
0,00628

Bi

Br

Br cos (teta)

0,0018
0,0018
0,0018
0,0018
0,0018
0,0018
0,0018

0,00339
0,00416
0,00528
0,00454
0,00565
0,00339
0,00602

0,00332
0,00400
0,00499
0,00408
0,00497
0,00283
0,00489

Bi

Br

Br cos (teta)

0,0018
0,0018
0,0018
0,0018
0,0018
0,0018
0,0018
0,0018

0,00339
0,00491
0,00454
0,00528
0,00565
0,00528
0,00528
0,00638

0,00332
0,00473
0,00428
0,00490
0,00497
0,00442
0,00429
0,00504

Film BST dengan fraksi mol x = 0,8
2 teta

teta

sin (teta)

22,54
31,46
39
44,22
56,94
66,66
71,60
75,64

11,27
15,73
19,50
22,11
28,47
33,33
35,80
37,82

0,1953
0,2710
0,3336
0,3762
0,4765
0,5492
0,5847
0,6129

Bo (derajat) Bo (radian)
0,22
0,30
0,28
0,32
0,34
0,32
0,32
0,38

0,0038
0,0052
0,0049
0,0056
0,0059
0,0056
0,0056
0,0066

25

Lampiran 3
 Mencari grain size film BST dengan fraksi mol x = 0,5

y = 0,0005584x + 0,0060337
R2 = 0,0090475
Strain mikro = 0,0005584 Å
B0 cos Ɵ = 0,0060337
B0 cos Ɵ =
L=

��

1 . 1,54178
0,0060337

= 255,528 Å = 25,5528 nm

26

 Mencari grain size film BST dengan fraksi mol x = 0,6

y = 0,003350375x + 0,003931645
R2 = 0,0087572
Strain mikro = 0,003350375 Å
B0 cos Ɵ = 0,003931645
B0 cos Ɵ =
L=

��

1 . 1,54178
0,003931645

= 392,1462 Å = 39,21462 nm

27

 Mencari grain size film BST dengan fraksi mol x = 0,7

y = 0,00098695x + 0,003755568
R2 = 0,027818081
Strain mikro = 0,00098695 Å
B0 cos Ɵ = 0,003755568
B0 cos Ɵ =
L=

��

1 . 1,54178
0,003755568

= 410,5317 Å = 41,05317 nm

28

 Mencari grain size film BST dengan fraksi mol x = 0,8

y = 0,001906014x + 0,003682924
R2 = 0,273665539
Strain mikro = 0,001906014 Å
B0 cos Ɵ = 0,003682924
B0 cos Ɵ =
L=

��

1 . 1,54178
0,003682924

= 418,6293 Å = 41,86293 nm

29

Lampiran 4 Dokumentasi penelitian

Bahan-bahan larutan BST

Neraca analitik

Pencucian substrat

Bransonic 2510

Spin coating

Furnace

30

RIWAYAT HIDUP
Penulis dilahirkan di Sukaramai (Riau) pada tanggal 9
Desember 1989 dari pasangan Bapak Wijiono dan
Ibu Farida Wati. Penulis adalah anak pertama dari lima
bersaudara. Penulis memulai pendidikan di SDN 003
Sukaramai pada tahun 1996, kemudian melanjutkan pendidikan
ke SMPN 1 Bangkinang pada tahun 2002, tahun 2005
melanjutkan pendidikan di SMAN 3 TAPUNG sampai tahun
2008. Pada tahun yang sama penulis diterima masuk Institut
Pertanian Bogor (IPB) melalui jalur Beasiswa Unit Daerah
(BUD) Provinsi Riau. Selama menjadi mahasiswa Penulis aktif
di organisasi kemahasiswaan yaitu Himpunan Mahasiswa
Fisika, Penulis aktif mengikuti program kewirausahaan pada
tahun 2012 yang diadakan oleh CDA-IPB, serta aktif pada
program kewirausahaan Rumah Wirausaha angkatan pertama 2013 yang diadakan
oleh CIBEST-IPB. Selain itu Penulis juga aktif di organisasi mahasiswa daerah
Himpunan Keluarga Pelajar Mahasiswa Kampar (HIKAPEMAKA) Bogor.