Energi yang dibutuhkan untuk memisahkan atom-atom dari bahan asalnya disebut kalor penguapan Q
2.2
L m
Q =
dengan m = massa bahan pelapis
L = kalor uap laten Energi ini berupa kalor yang diberikan bahan tersebut untuk mengubah fase padat
menjadi fase gas pada suhu titik didihnya T
d
Dengan anggapan bahwa tidak ada energi yang hilang maka energi kinetik atom-atom yang meninggalkan sumber penguapan sama dengan :
2 2
1 2
v m
Q t
I R
E
kin
= −
=
2.3 Karena berada dalam vakum yang cukup tinggi 10
-3
Torr maka dianggap bahwa atom-atom tersebut tidak bertumbukan dengan atom-atom dalam bejana, tetapi
langsung menumbuk substrat di atasnya dengan kecepatan
m Q
t I
R v
2
2
− =
2.4 Dari rumus diatas dapat diketahui bahwa kecepatan tumbukan tergantung
pada arus yang diberikan sumber penguapan, bila arus yang diberikan kecil maka kecepatan tumbukannya juga kecil sehingga tidak berbentuk lapisan. Kalaupun
terbentuk lapisan pada substrat tersebut, lapisan tersebut tidak kuat atau kurang baik karena daya melekatnya rendah. Tetapi sebaliknya bila arus yang diberikan besar
8
maka kecepatan tumbukannya juga besar sehingga atom-atom bahan pelapis menempel kuat pada substrat dan terbentuklah lapisan tipis yang baik.
2.1.3 Sistem Vakum
Pembuatan lapisan tipis dengan cara penguapan sebenarnya dapat dilakukan di ruang terbuka, tetapi pertumbuhan lapisan tipis yang dihasilkan tidak bagus,
karena pada saat pembuatan banyak gas-gas atau molekul-molekul lain yang ikut andil didalamnya. Oleh karena itu untuk mengurangi molekul-molekul yang
mempengaruhinya maka pembuatan lapisan tipis dilakukan dalam ruang vakum. Keadaan vakum berarti adalah dimana suatu ruangan yang mempunyai
kerapatan gas di dalamnya sangat rendah. Suatu keadaan vakum tidak dapat dilihat langsung dengan mata, karena pengisi ruangannya berupa gas. Untuk mengetahui
tingkat kevakuman, biasanya dengan mengukur tekanannya. Dari teori kinetik gas ditunjukkan bahwa besar tekanan gas adalah Yahya, 1995
2
P = ½ n m v 2.5
dimana : P = tekanan
n = jumlah molekul gas persatuan volum m = massa satu molekul gas
v = kecepatan rata-rata Dari hubungan di atas dapat dilihat bahwa besarnya tekanan sebanding
dengan banyaknya partikel atau molekul gas. Jadi semakin kecil tekanan, molekul gas juga semakin kecil, sehingga tingkat kevakuman semakin tinggi. Dalam satuan
9
internasional SI satuan tekanan dinyatakan dalam pascal Pa atau Newtonm
2
. Dalam teknologi vakum lebih banyak digunakan satuan TorrmmHg dan mbar.
1. Tingkat Kevakuman
Keadaan vakum dapat membuat tekanan dalam suatu sistem menjadi jauh dibawah tekanan atmosfir, sehingga molekul-molekul gas letaknya saling
berjauhan. Ini berarti jarak bebas rata-ratanya sangat panjang dan aliran gas tidak dipengaruhi lagi oleh kemungkinan tumbukan gas yang lain, tetapi dipengaruhi oleh
kemungkinan terjadinya tumbukan-tumbukan molekul gas dengan dinding sistem vakum tersebut.
Kevakuman suatu sistem dapat diklasifikasikan menurut tingkat kevakumannya yaitu Suprapto,1998 :
a. Vakum rendah mempunyai tekanan kira-kira sampai dengan 1 Torr.
b. Vakum sedang mempunyai tekanan kira-kira 1 Torr sampai dengan 10
-3
Torr. c.
Vakum tinggi mempunyai tekanan lira-kira 10
-3
Torr sampai dengan 10
-7
Torr. d.
Vakum sangat tinggi mempunyai tekanan kira-kira 10
-7
Torr sampai dengan 10
- 16
Torr. Berdasarkan cara menvakumkan sistem vakum hampa, maka dapat
dibedakan sebagai berikut : sistem vakum statis dan sistem dinamis. Sistem vakum statis yaitu suatu sistem vakum yang mana untuk mencapai kevakuman tertentu
dengan menvakumkan sistem tersebut sampai kevakuman yang diinginkan kemudian ditutupdisumbat. Jadi sistem harus bebas dari kebocoran dan hal-hal
10
