Pembuatan Film Lithium Niobate (LiNbO3) pada Beberapa Molaritas dan Karakterisasi Sifat Lisrik, Sifat Optik dan Struktur Kristalnya

PEMBUATAN F

PADA BE

KARAKTERISA

DAN

FAKULTAS MATEM

INST

AN FILM

LITHIUM NIOBATE

(LiNb

A BEBERAPA MOLARITAS DAN

RISASI SIFAT LISTRIK, SIFAT OP

STRUKTUR KRISTALNYA

DANIEL VIKTORIUS

DEPARTEMEN FISIKA

ATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN A

INSTITUT PERTANIAN BOGOR

BOGOR

2012

(LiNbO

3

)

T OPTIK

DANIEL VIKTORIUS. Pembuatan Film

Lithium Niobate

(LiNbO

3

) pada

Beberapa Molaritas dan Karakterisasi Sifat Lisrik, Sifat Optik dan Struktur

Kristalnya. Dibimbing oleh

IRZAMAN.

Abstrak

Fotodioda film lithium niobate (LiNbO3) telah berhasil dibuat dengan menumbuhkan LiNbO3 di permukaan substrat Si(100) tipep dengan menggunakan metode sol gel berdasarkan teknik spin coating pada kecepatan putar 3000 rpm selama 30 detik. Film LiNbO3 dibuat dengan konsentrasi 0,5 M, 1 M, dan 2 M dan proses annealing pada suhu 900°C selama 1 jam, 8 jam, 15 jam, dan 22 jam. Dilakukan karakterisasi sifat listrik, optik, dan struktur film. Karakterisasi I V dilakukan pada kondisi gelap dan terang. Hasil yang diperoleh menunjukkan bahwa film bersifat fotodioda. Hasil karakterisasi I V juga menunjukkan bahwa konsentrasi molaritas turut mempengaruhi bentuk dioda film, yaitu molaritas yang makin tinggi maka bentuk dioda filmnya itu semakin baik, yaitu pada molaritas 1 M dan waktu annealing 15 jam. Konduktivitas listrik (σ) film annealing selama 1 jam, 8 jam, 15 jam, dan 22 jam berturut turut adalah 1.49 x 105 S/cm, 2.05 x 105 S/cm, 2.27 x 105 S/cm, 6.66 x 105 S/cm. Nilai konduktivitas listrik (σ)tersebut berada dalam rentang σ semikonduktor, sehingga film LiNbO3 yang dihasilkan merupakan material semikonduktor. Selain karakterisasi I V dan konduktivitas listrik dilakukan juga karakterisasi konstanta dielektrik (ε). Nilai ε film menurun ketika tegangan ditingkatkan dari 1 volt, 3 volt, dan 5 volt. Sedangkan semakin lama film ditahan pada suhu 900o C mengakibatkan konstanta dielektriknya meningkat. Karakterisasi sifat optik meliputi pengukuran absorbansi dan reflektansi film. Kurva absorbansi yang diperoleh memperlihatkan panjang gelombang yang paling banyak diserap dan dipantulkan, yaitu berkisar dari 400 500 nm dan 570 600 nm. Data reflektansi film dapat digunakan untuk menghitung indeks bias (n) dan energy gap (Eg).

Kurva absorbansi yang diperoleh memperlihatkan panjang gelombang yang paling banyak diserap dan dipantulkan yaitu berkisar dari 400 500 nm dan 570 600 nm Karakterisasi sifat struktur berupa pengujian XRD. Hasil yang diperoleh memperlihatkan intensitas difraksi tertinggi dimiliki oleh film LiNbO3 pada waktu annealing 1 jam, sedangkan intensitas difraksi terendah dimiliki oleh film LiNbO3 pada waktu annealing 22 jam.

BEBERAPA MOLARITAS DAN KARAKTERISASI SIFAT

LISTRIK, SIFAT OPTIK DAN STRUKTUR KRISTALNYA

DANIEL VIKTORIUS

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

2012

LEMBAR PENGESAHAN

Judul Skripsi

: Pembuatan Film

Lithium Niobate

(LiNbO

3

) pada Beberapa

Molaritas dan Karakterisasi Sifat Lisrik, Sifat Optik dan

Struktur Kristalnya

Nama

: Daniel Viktorius

NIM

: G74070052

Disetujui :

Pembimbing

Dr. Ir. Irzaman, M.Si

NIP. 19630708 199512 1001

Diketahui

Ketua Departemen Fisika

Dr.Akhiruddin Maddu

NIP. 19660907 199802 1006

Tanggal lulus :

Puji Syukur saya ucapkan pada Tuhan Yang Maha Esa, karena dengan izin Nya penulis dapat menyelesaikan skripsi ini yang berjudul Pembuatan Film Lithium Niobate (LiNbO3) pada Beberapa Molaritas dan Karakterisasi Sifat Lisrik, Sifat Optik dan Struktur Kristalnya . Setelah berusaha dan berdo'a, hasilnya penulis serahkan kepada Sang Pencipta. Skripsi ini disusun agar penulis dapat menyelesaikan kuliah dan sebagai salah satu syarat kelulusan program sarjana di Departemen Fisika Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Institut Pertanian Bogor.

Selanjutnya terima kasih kami sampaikan kepada Bapak Irzaman yang telah memberi semangat, kritik, dan saran kepada penulis agar penulisan hasil penelitian ini dapat selesai. Atas jasa beliau juga penulis dapat menyelesaikan hasil penelitian ini dengan baik. Terima kasih juga penulis sampaikan kepada orang tua penulis yang selalu memberikan doa dan dukungan agar kami terus berkarya dan mengeluarkan ide ide agar berguna bagi masyarakat. Kepada seluruh teman teman di Departemen Fisika IPB penulis juga sangat berterima kasih. Berkat dukungan dan kerjasama dari teman teman, penulis dapat menyelesaikan penulisan hasil penelitian ini dengan baik. Ucapan terima kasih juga penulis sampaikan kepada seluruh pihak yang telah berpartisipasi baik langsung maupun tidak langsung dalam penulisan skripsi ini..

Akhir kata, dengan adanya tulisan ini diharapkan dapat memberikan manfaat yang besar. Kritik dan saran yang membangun sangat diharapkan untuk kemajuan dari penerapan material yang telah dilakukan penelitian saat ini.

Bogor, Juli 2012 Penulis

RIWAYAT HIDUP

Penulis dilahirkan di Jakarta pada tanggal 11 Mei 1988. Penulis menyelesaikan masa studi di SDN Parung 1 selama 6 tahun, SLTP Negeri 14 Depok selama tiga tahun, dan melanjutkan ke SMAN 5 Depok dan lulus pada tahun 2007. Penulis melanjutkkan pendidikan S1 jurusan Fisika, Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam (FMIPA) Institut Pertanian Bogor (IPB) melalui jalur SPMB. Selama masa studi di IPB penulis hanya mengikuti kegiatan perkuliahan. Tidak pernah mengikuti organisasi di IPB.

vi

Halaman

DAFTAR TABEL ... vii

DAFTAR GAMBAR ... viii

DAFTAR LAMPIRAN ... ix

BAB 1 PENDAHULUAN ... 1

1.1 Latar Belakang ... 1

1.2 Tujuan Penelitian ... 1

1.3 Perumusan Masalah ... 1

1.4 Hipotesis ... 1

BAB 2 TINJAUAN PUSTAKA ... 1

2.1 Bahan Ferroelektrik ... 1

2.2 Lithium Niobate (LiNbO3) ... 2

2.3 Sifat Listrik Dielektrik ... 2

2.4 Molaritas ... 2

2.5 Dioda ... 3

2.6 X Ray Diffraction (XRD) ... 3

2.7 Konduktivitas Listrik dan Resistansi ... 4

2.8 Annealing ... 4

2.9 Spektrofotometer ... 4

2.10 Metode Sol Gel ... 5

BAB 3 METODOLOGI PENELITIAN ... 6

3.1 Tempat dan Waktu Penelitian ... 6

3.2 Alat dan Bahan ... 6

3.3 Prosedur Penelitian ... 6

3.3.1 Pembuatan lithium niobate (LiNbO3) ... 6

3.3.2 Persiapan substrat Si tipe P ... 6

3.3.3 Proses penumbuhan film ... 6

3.3.4 Proses annealing ... 7

3.3.5 Proses metalisasi dan pembuatan kontak pada film ... 7

3.3.6 Karakterisasi ... 7

3.3.6.a Karakterisasi konduktivitas dan resistansi listrik ... 7

3.3.6.b Karakterisasi arus tegangan (I V) menggunakan I V meter ... 7

3.3.6.c Karakterisasi sifat optik absorbansi dan reflektansi ... 8

3.3.6.d Karakterisasi konstanta dielektrik ... 8

3.3.6.e Karakterisasi XRD ... 8

BAB 4 HASIL DAN PEMBAHASAN ... 8

4.1 Sifat Optik ... 8

4.2 Konstanta Dielektrik ... 10

4.3 Arus Tegangan (I V) ... 11

4.4 Konduktivitas Listrik ... 11

4.5 Hasil Karakterisasi XRD ... 15

BAB 5 KESIMPULAN DAN SARAN ... 17

DAFTAR PUSTAKA ... 17

vii

DAFTAR TABEL

Halaman Tabel 4.1. Spektrum panjang gelombang cahaya tampak ... 9 Tabel 4.2. Indeks bias dan energy gap film LiNbO3 ... 9

Tabel 4.3. Nilai konstanta dielektrik film LiNbO3 ... 11

Tabel 4.4. Nilai konduktivitas film LiNbO3 berdasarkan

perbedaan waktu annealing ... 11 Tabel 4.5. Taksiran sudut difraksi dan indeks miller film LiNbO3 ... 16

viii

Halaman

Gambar 2.1 Terbentuknya depletion region pada dioda persambungan p n ... 3

Gambar 2.2 (a) Reverse biased (b) Forward biased ... 3

Gambar 2.3 Spin coater ... 5

Gambar 3.1 Hasil penumbuhan film LiNbO3 di permukaan substrat Si tipe p ... 6

Gambar 3.2 Proses annealing ... 7

Gambar 3.3 Alat metalisasi film ... 7

Gambar 3.4 Rangkaian untuk menghitung konstanta dielektrik film LiNbO3 ... 7

Gambar 4.1 Hubungan absorbansi dan panjang gelombang ... 9

Gambar 4.2 Hubungan reflektansi dan panjang gelombang ... 9

Gambar 4.3 Cara menentukan energy gap film berdasarkan kurva menurut (αhν)2terhadap energi 0,5 M, pada waktu annealing 15 jam ... 10

Gambar 4.4 Cara menentukan energy gap film berdasarkan kurva menurut (αhν)2 terhadap energi 1 M, pada waktu annealing 15 jam ... 10

Gambar 4.5 Cara menentukan energy gap film berdasarkan kurva menurut (αhν)2 terhadap energi 2 M, pada waktu annealing 22 jam ... 10

Gambar 4.6 Cara menentukan energy gap film berdasarkan kurva menurut (αhν)2 terhadap energi 2 M, pada waktu annealing 15 jam ... 10

Gambar 4.7 Sinyal keluaran pada osiloskop ketika diberikan tegangan 1 volt ... 12

Gambar 4.8 Sinyal keluaran pada osiloskop ketika diberikan tegangan 3 volt ... 13

Gambar 4.9 Sinyal keluaran pada osiloskop ketika diberikan tegangan 5 volt ... 14

Gambar 4.10 Hubungan arus dan tegangan (I V) terang dan gelap molaritas 0,5 M, pada waktu annealing 15 jam ... 15

Gambar 4.11 Hubungan arus dan tegangan (I V) terang gelap molaritas 1 M, pada waktu annealing 15 jam ... 15

Gambar 4.12 Hubungan arus dan tegangan (I V) terang dan gelap molaritas 1 M, pada waktu annealing 22 jam ... 15

Gambar 4.13 Hubungan arus dan tegangan (I V) terang dan gelap molaritas 2M, pada waktu annealing 15 jam ... 15

Gambar 4.14 Pola difraksi sinar X film LiNbO3 ... 16

Gambar 4.15 Sinyal keluaran pada osiloskop ketika diberikan tegangan 3 volt setelah film 1 M, pada waktu annealing 8 jam dipasang ... 22

Gambar 4.16 Sinyal keluaran pada osiloskop ketika diberikan tegangan 5 volt setelah film 2 M, pada waktu annealing 1 jam dipasang ... 23

ix

DAFTAR LAMPIRAN

Halaman

Lampiran 1. Diagram alir penelitian. ... 20

Lampiran 2. Hasil karakterisasi XRD film LiNbO3. ... 21 Lampiran 3. Data massa film sebelum dilakukan annealing dan sesudah proses

annealing, contoh perhitungan time constant dan konstanta dielektrik,

perhitungan konduktivitas listrik ... 22

Lampiran 4. Tabel perhitungan indeks miller, perhitungan parameter kisi. ... 25

BAB I

PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang

Film merupakan material yang

memberikan harapan baru dalam

pengembangan device sel surya agar memenuhi persyaratan, antara lain biaya rendah dan stabilitas material yang baik. Perangkat dan bahan film juga dapat

meminimalkan bahan beracun karena

kuantitas penggunaannya pada permukaan dan lapisan film terbatas [1].

Bahan ferroelektrik yang digunakan pada pembuatan film adalah LiNbO3. lithium

niobate (LiNbO3) merupakan bahan

ferroelektrik penting karena sifat sifat piezoelektrik, electrooptical, pyroelectrical dan photorefractive yang sangat baik [2].

Pembuatan film LiNbO3 menggunakan

peralatan yang cukup sederhana, biaya murah, dan dilakukan dalam waktu yang relatif singkat.

Terdapat berbagai macam metode yang digunakan dalam pembuatan film tipis, antara lain berupa teknik deposisi film seperti sputtering, pulsed laser deposition (PLD), chemical solution deposition ( CSD) dan chemical vapor deposition (CVD) [3]. Metode yang digunakan dalam penelitian ini adalah metode CSD (chemical solution deposition), karena metode CSD memiliki kontrol stoikiometri yang baik, mudah dibuat, dan sintesisnya dapat terjadi pada suhu rendah.

Penelitian film LiNbO3 yang dilakukan

adalah untuk melihat sifatnya melalui kurva hubungan tegangan dan arus (I V) dan sifat konduktivitas listriknya. Substrat yang digunakan untuk melihat hubungan I V dan konduktivitas listriknya adalah silikon tipep pada suhu annealing 9000C dan lama waktu annealing 1 jam, 8 jam, 15 jam dan 22 jam.

1.2 Tujuan Penelitian

Tujuan umum penelitian ini adalah menumbuhkan film LiNbO3 pada substrat

silikon tipep dan menguji sifat listrik, sifat optik dan karakterisasi struktur film LiNbO3.

Tujuan khusus penelitian adalah: 1) Melakukan pembuatan film LiNbO3

murni

2) Melakukan karakterisasi arus tegangan (I V) pada setiap film.

3) Menguji sifat ferroelektrik film.

4) Menentukan konstanta dielektrik film dan waktu responnya.

5) Menentukan karakterisasi konduktivitas film.

6) Menentukan karakterisasi reflektansi dan absorbansi film.

7) Menentukan karakterisasi XRD pada film.

8) Mempelajari pengaruh molaritas pada proses karakterisasi film LiNbO3.

Tujuan akhir penelitian ini adalah mengetahui dan mempelajari karakterisasi film LiNbO3 dengan menguji sifat listrik,

sifat optik dan struktur film LiNbO3. 1.3 Perumusan Masalah

1. Bagaimana hasil perbedaan

karakterisasi sifat listrik, sifat optik dan sifat struktur film lithium niobate (LiNbO3)yang dibuat dengan perbedaan

waktu annealing 1 jam, 8 jam, 15 jam dan 22 jam serta perbedaan molaritas 0,5 M, 1 M, dan 2 M pada suhu tetap 900 oC?.

2. Apa ketebalan film mempengaruhi

konstanta dielektrik film dan

konduktivitas film?.

1.4 Hipotesis

Perbedaan waktu annealing film

LiNbO3 dan perbedaan molaritas

mengakibatkan sifat struktur kristalnya berubah. Semakin lama film LiNbO3

dilakukan annealing pada suhu 900oC maka film LiNbO3 akan mempunyai sifat listrik,

sifat optik dan sifat struktur yang lebih baik dari film LiNbO3 yang lebih singkat waktu

annealingnya. Molaritas film LiNbO3

sebesar 2 M akan mempunyai sifat listrik, sifat optik dan sifat struktur yang lebih baik dari film LiNbO3 yang lebih kecil

molaritasnya. Konstanta dielektik dan konduktivitas listrik film LiNbO3 meningkat

jika waktu annealing lebih lama dan molaritas yang semakin besar. Konstanta dielektrik dan konduktivitas listrik film LiNbO3 yang paling baik pada waktu

annealing 22 jam dan molaritas yang paling baik pada molaritas 1 M.

BAB II

TINJAUAN PUSTAKA

2.1 Bahan Ferroelektrik

Ferroelektrik, terutama pada oksida kompleks dengan struktur perovskit, adalah bahan yang multifungsional. Sensitivitas

2

dari sifat fisik (permitivitas, indeks bias, permeabilitas magnetik) dari bahan bahan terhadap suhu, medan listrik, medan magnet dan tekanan, khususnya yang mendekati pada suhu fase transisi, membuatnya menarik untuk diaplikasikan pada perangkat elektronik dan optik contohnya telepon mobile dan modulator optik [4].

Bahan ferroelektrik pada fase polar memiliki polarisasi spontan yang stabil yang dapat diaktifkan oleh medan listrik [5]. Polarisasi yang terjadi merupakan hasil dari penerapan medan yang mengakibatkan adanya ketidaksimetrisan struktur kristal pada suatu material ferroelektrik. Polarisasi ini dapat dihilangkan dengan memberikan medan eksternal yang arahnya berlawanan. Sifat listrik yang ditunjukkan berupa sifat mikroskopiknya. Muatan positif dan negatif pada material ini tidak selalu terdistribusi secara simetris. Momen dipol per satuan volume disebut sebagai polarisasi dielektrik.

2.2 Lithium Niobate (LiNbO3)

Film LiNbO3 telah banyak menarik

perhatian karena dapat dimanfaatkan untuk potensi listrik, aplikasi optik dan akustik. LiNbO3 merupakan bahan ferroelektrik penting karena mempunyai sifat sifat piezoelektrik, electrooptical, pyroelectrical dan photorefractive [2]. LiNbO3 dibuat berdasarkan reaksi antara lithium asetat dan niobium oksida. Berikut ini merupakan persamaan reaksi LiNbO3.

2LiC2H3O2 + Nb2O5 + 4O2 2LiNbO3 + 3H2O + 4CO2

Struktur LiNbO3 pada suhu kamar

berbentuk mendekati rhombohedral

(trigonal) dengan group ruang R3c dengan group point 3m. Di permukaan suhu fase transisi, kristal berubah bentuk menjadi centrosymetric dengan group ruang R3m.

Lithium niobate (LiNbO3) adalah

senyawa niobium, lithium dan oksigen. Lithium niobate adalah material yang tidak larut dalam air yang berbentuk padatan. Lithium niobate memiliki sistem kristal trigonal, yang tidak memiliki simetri inversi

dan ferroelectricity menampilkan, efek

Pockels (efek yang merupakan dasar dari operasi sel Pockels, sel Pockels mungkin digunakan untuk memutar polarisasi dari sinar yang lewat), efek piezoelektrik, fotoelastisitas dan polarisabilitas optik nonlinier. Hal ini transparan untuk panjang gelombang antara 350 dan 520 nanometer.

Lithium niobate (LiNbO3) dapat diolah

oleh magnesium oksida, yang meningkatkan ketahanan terhadap kerusakan optik (juga dikenal sebagai kerusakan photorefractive) ketika diolah di atas ambang rusak optik. Dopan tersedia lainnya adalah Fe, Zn, Hf, Cu, Gd, Er, Y, Mn dan B. Lithium niobate

digunakan secara luas di pasar

telekomunikasi, misalnya dalam telepon mobile dan modulator optik. Ini adalah bahan pilihan untuk pembuatan perangkat akustik gelombang permukaan.

2.3 Sifat Listrik Dielektrik

Konstanta dielektrik atau permitivitas listrik relatif melambangkan rapatnya fluks elektrostatik dalam suatu bahan bila diberi potensial listrik. Konstanta dielektrik merupakan perbandingan energi listrik yang tersimpan pada bahan tersebut jika diberi sebuah potensial, relatif terhadap vakum (ruang hampa). Konstanta dielektrik dilambangkan dengan huruf Yunani εr atau

kadang kadang κ, K. Secara matematis

konstanta dielektrik suatu bahan

didefinisikan sebagai

(2.1)

Keterangan: ε merupakan permitivitas bahan, εr

adalah permitivitas relatif dan ε0 adalah permitivitas

vakum. Permitivitas vakum diturunkan dari persamaan Maxwell dengan menghubungkan intensitas medan listrik E terhadap kerapatan fluks listrik D.

Secara matematis konstanta dielektrik suatu bahan di vakum (ruang hampa) didefinisikan sebagai

(2.2)

Keterangan: 1 adalah konstanta dielektrik pada vakum (ruang hampa), εr adalah permitivitas relatif, χe

adalah susceptibility (kerentanan) listrik [10].

2.4 Molaritas

Dalam ilmu kimia, molaritas (disingkat M). Molaritas suatu larutan menyatakan jumlah mol suatu zat per liter larutan. Misalnya 1.0 liter larutan mengandung 0,5 mol senyawa X, maka larutan ini disebut larutan 0,5 molar (0,5 M). Umumnya konsentrasi larutan berair encer dinyatakan

dalam satuan molar. Keuntungan

menggunakan satuan molar adalah

kemudahan perhitungan dalam stoikiometri, karena konsentrasi dinyatakan dalam jumlah mol (sebanding dengan jumlah partikel yang sebenarnya). Kerugian penggunaan satuan

ini adalah ketidaktepatan dala volum. Selain itu, volum berubah sesuai suhu, sehing larutan dapat berubah tanpa atau mengurangi zat apapun. S larutan yang tidak begitu encer dari zat itu sendiri merupaka konsentrasi, sehingga hubung konsentrasi tidaklah linear.

2.5 Dioda

Dioda adalah sambung berfungsi terutama sebaga Bahan tipep akan merupaka sedangkan bahan tipen aka katoda. Bergantung pada pola yang diberikan kepadanya, berlaku sebagai saklar terb bagian anoda mendapatkan teg sedangkan katoda mendapat positif) dan bisa berlaku se saklar tertutup (apabila b mendapatkan tegangan posit katodanya mendapatkan tega dan Kondisi tersebut terjadi dioda ideal. Tegangan sebes disebut sebagai tegangan ha voltage). Pada dioda faktual tegangan lebih besar dari 0,7 V yang dibuat dari bahan silikon dibuat dari bahan germani tegangan halang kira kira 0,3 V

Pada saat dioda tidak dib tegangan (unbiased) seperti Gambar 2.1, terjadi difusi elek arah pada setiap tepi tepi se Beberapa difusi melewati junc tercipta ion positif pada daer negatif pada daerah p. Jika bertambah banyak, maka dae junction akan terjadi kekoson dan elektron bebas. Daerah daerah pengosongan (deple Pada suatu saat, depletion berlaku sebagai penghalang untuk berdifusi lanjut mela Diperlukan tegangan yang leb elektron dapat menembus tersebut, yang dikenal de tegangan offset. Jika sumb tersebut dibalik polaritas rangkaian yang tampak pada G itu disebut dengan reverse bias ini memaksa elektron bebas di n berpindah dari junction ke positif sumber, sedangkan daerah p juga bergerak menjau arah terminal negatif. Gera

n dalam pengukuran olum suatu cairan sehingga molaritas anpa menambahkan pun. Selain itu, pada encer, volummolar rupakan fungsi dari ubungan molaritas

bungan p n yang ebagai penyearah. rupakan sisi anoda akan merupakan a polaritas tegangan anya, dioda bisa r terbuka (apabila an tegangan negatif dapatkan tegangan ku sebagai sebuah ila bagian anoda positif sedangkan tegangan negatif) terjadi hanya pada sebesar 0,7 V ini an halang (barrier ktual (nyata), perlu i 0,7 V (untuk dioda silikon). Dioda yang rmanium memiliki a 0,3 V [15]. ak diberikan panjar seperti ditunjukkan si elektron ke segala tepi semikonduktor. junction, sehingga a daerah n dan ion . Jika ion ion ini a daerah di sekitar kosongan dari hole

aerah ini disebut epletion region). ion region akan alang bagi elektron melalui junction. ng lebih besar agar mbus penghalang al dengan istilah sumber tegangan olaritasnya, maka ada Gambar 2.2 (a). biased. Hubungan bas di dalam daerah ke arah terminal kan hole di dalam enjauhi junction ke Gerakan ini akan

membuat lapisan pengosong sem sehingga beda potensialnya mend sumber tegangan, tetapi pada masih terdapat arus kecil, atau d balik (reverse current). Jika k terus berlanjut, akan terca pendobrakan, yang disebut breakdown voltage [15].

Gambar 2.1 Terbentuknya depleti pada dioda persambun [15]

(a) Gambar 2.2 (a) Reverse biased (

biased [16]

Keterangan: Ir merupakan arah ar

mundur dan If merupakan arah arus pada b

Sebaliknya, jika dioda diber seperti pada Gambar 2.2 (b), positif baterai dihubungkan den tipep dan kutub negatifnya di dengan bahan tipen, maka ran disebut dengan forward bia prategangan maju. Bila tega melebihi tegangan yang diakib daerah pengosongan maka forw dapat menghasilkan arus yang be negatif sumber dapat mendoron pada bahan tipe n menuju junctio ini dapat melewati junction dan dalam hole. Bila ini terjadi, ele dapat terus bergerak melalui bahan tipep yang ada menuju ku baterai.

2.6 X(Ray Diffraction (XRD XRD merupakan alat yang untuk mengkarakterisasi strukt

Depletion region

g semakin besar mendekati harga pada situasi ini, atau disebut arus ika keadaan ini tercapai titik

ut dengan

letion region ambungan p n

(b) (b) Forward

rah arus pada bias pada bias maju.

diberi tegangan (b), yaitu kutub n dengan bahan ya dihubungkan a rangkaian ini biased atau tegangan ini diakibatkan oleh orward biased ang besar. Kutub dorong elektron ction. Elektron dan jatuh ke i, elektron akan lalui hole pada uju kutub positif

RD)

yang digunakan struktur kristal,

4

ukuran kristal dari suatu bahan padat. Semua bahan yang mengandung kristal tertentu ketika dianalisa menggunakan XRD akan

memunculkan puncak puncak yang

spesifik. Sehingga kelemahan alat ini tidak dapat untuk mengkarakterisasi bahan yang bersifat amorf.

Metode difraksi umumnya digunakan untuk mengidentifikasi senyawa yang belum diketahui yang terkandung dalam suatu

padatan dengan cara membandingkan

dengan data difraksi dengan database yang dikeluarkan oleh International Centre for DiffractionData berupa Powder Diffraction File (PDF).

Difraktometer menggunakan prinsip difraksi. Ada 3 jenis difraktometer yang dikenal. Penamaan difraktometer ini ditentukan oleh sumber radiasi yang digunakan yaitu difraktometer neutron, sinar x dan elektron.

XRD yang tepat dirancang untuk aplikasi dalam microstructure pengukuran, pengujian dan penelitian mendalam dalam penyelidikan. Berbagai aksesori yang sesuai dan pengendalian perangkat lunak dan perhitungan dapat dipilih untuk bersurat difraksi sistem sesuai dengan kebutuhan praktis.

XRD menyediakan satu analisis

struktur kristal, polycrystalline dan amorphous sampel. termasuk tahap analisis kualitatif dan analisis kuantitatif (RIR, internal standar kalibrasi, standar kalibrasi eksternal, kriteria tambahan), pola pengindeksan, kesatuan tekad dan perbaikan sel, crystallite ukuran dan penetapan strain, profil dan struktur pas perbaikan, penetapan sisa stres, analisis tekstur ( ODF menyatakan tiga dimensi tiang angka), crystallinity memperkirakan puncak dari daerah, analisis film.

X ray diffractometer utama yang digunakan untuk identifikasi tahapan dalam bentuk serbuk. An x ray beam yang dikenal panjang gelombang adalah difokuskan pada bubuk sampel dan x ray difraksi puncak dihitung menggunakan detektor germanium;

the d spacing dari pengamatan difraksi

puncak dihitung menggunakan hukum

Bragg.

2.7 Konduktivitas Listrik dan Resistansi

Konduktansi listrik (G) adalah

kemampuan suatu bahan untuk melewatkan arus listrik dan dinyatakan dalam satuan mho atau siemens (S). Suatu konduktor ideal

dikenal dengan nama super konduktor memiliki nilai G=0.

Nilai konduktivitas suatu material tergantung dari pita energi.. Material semikonduktor, pada saat kesetimbangan termal pita valensinya terisi penuh sedangkan pita konduksinya kosong. Celah energi (energi gap) antara pita valensi dan pita konduksi relatif sempit, sehingga pada kondisi tertentu memungkinkan terjadi konduksi listrik.

Suhu mempengaruhi nilai resistansi dan konduktivitas suatu material. Material semikonduktor pada umumnya naik nilai konduktivitasnya jika suhu ditingkatkan, sedangkan pada material konduktor jika suhunya dinaikkan nilai konduktivitasnya

pada umumnya menurun. Material

semikonduktor akan berubah menjadi

isolator jika suhu absolutnya bernilai nol derajat kelvin.

2.8 Annealing

Tahapan dari proses annealing ini

dimulai dengan memanaskan logam

(paduan) sampai suhu tertentu, menahan pada suhu tertentu tadi selama beberapa waktu tertentu agar tercapai perubahan yang diinginkan lalu mendinginkan logam atau paduan tadi dengan laju pendinginan yang cukup lambat. Jenis annealing itu beraneka ragam, tergantung pada jenis atau kondisi benda kerja, suhu pemanasan, lamanya waktu penahanan, laju pendinginan (cooling rate) dan lain lain. Proses annealing adalah proses pemanasan baja diatas suhu kritis (723 °C) selanjutnya dibiarkan beberapa lama sampai suhu merata disusul dengan pendinginan secara perlahan lahan sambil dijaga agar suhu bagian luar dan dalam kira kira sama hingga diperoleh struktur yang diinginkan dengan menggunakan media pendingin udara. Tujuan proses annealing

adalah melunakkan material logam,

menghilangkan tegangan dalam yang ada di dalam suatu material yang dapat menganggu proses penumbuhan film LiNbO3 pada

substrat dan memperbaiki butir butir logam,

yaitu membesarnya ukuran butir

mempengaruhi jarak atom atom dalam kristal yang semakin berdekatan sehingga mengakibatkan parameter kisi menurun [13]..

2.9 Spektrofotometer

Spektrofotometer merupakan alat yang

digunakan untuk mengukur absorbansi

cahaya pada panjang gelombang tertentu ke suatu obyek [26]. Spektrofotometri visible disebut juga spektrofotometri sinar tampak. Yang dimaksud sinar tampak adalah sinar yang dapat dilihat oleh manusia secara kasat mata. Cahaya yang dapat dilihat oleh mata manusia adalah cahaya dengan panjang gelombang 400 800 nm. Elektron pada keadaan normal berada pada kulit atom dengan energi terendah disebut keadaan dasar (ground state). Energi yang dimiliki sinar tampak mampu membuat elektron tereksitasi dari keadaan dasar menuju kulit atom yang memiliki energi lebih tinggi atau menuju keadaan tereksitasi. Cahaya yang diserap oleh suatu zat berbeda dengan cahaya yang ditangkap oleh mata manusia. Cahaya yang tampak atau cahaya yang dilihat dalam kehidupan sehari hari disebut warna komplementer. Misalnya suatu zat akan berwarna orange bila zat tersebut menyerap warna biru pada spektrum sinar tampak dan suatu zat akan berwarna hitam bila zat tersebut menyerap semua warna yang terdapat pada spektrum sinar tampak [27]. Pada spektrofotometer sinar tampak, sumber cahaya biasanya menggunakan lampu tungsten yang sering disebut lampu

wolfram. Wolfram merupakan salah satu

unsur kimia, dalam tabel periodik unsur, wolfram termasuk golongan unsur transisi tepatnya golongan VI B atau golongan 6 dengan simbol W dan nomor atom 74.

Wolfram digunakan sebagai lampu pada

spektrofotometri tidak terlepas dari sifatnya yang memiliki titik didih yang sangat tinggi yakni 5930 °C [27].

Spektrofotometer dapat digunakan untuk menentukan nilai transmitansi, reflektansi

maupun absorbansi suatu zat. Data

reflektansi (R) yang diperoleh dapat digunakan untuk menentukan indeks bias (n) dengan menggunakan persamaan 2.3 [31].

n = (2.3)

Keterangan: n= indeks bias, R= reflektansi maksimum yang dapat diperoleh dari kurva persen reflektansi terhadap panjang gelombang.

2.10 Metode Sol Gel

Secara umum fabrikasi film dengan metode sol gel meliputi empat proses; (i) sintesis larutan prekursor, (ii) deposisi larutan prekursor pada permukaan substrat, (iii) pemanasan pada suhu rendah. Perlakuan ini bertujuan menghilangkan pelarut dan senyawa organik lain yang mungkin ada

(biasanya pada suhu 300 400oC) dan pembentukan film yang masih berstruktur amorf dan (iv) perlakuan panas pada suhu tinggi. Perlakuan ini bertujuan untuk kristalisasi film yaitu suatu proses untuk mengubah bentuk film yang berstruktur amorf menjadi film yang berstruktur padatan (biasanya pada suhu 600 1000oC) [42].

Spin coating melibatkan akselerasi dari genangan cairan di permukaan substrat yang berputar. Material pelapis dideposisi di tengah substrat. Proses spin coating dapat dipahami dengan reologi atau perilaku aliran larutan pada piringan substrat yang berputar. Mula mula aliran volumetrik cairan dengan

arah melingkar pada substrat yang

diasumsikan bervariasi terhadap waktu. Pada saat t = 0, penggenangan awal dan pembasahan menyeluruh pada permukaan

substrat (tegangan permukaan

diminimalisasi yakni tidak adanya getaran atau diam pada waktu piringan substrat berputar, noda kering dan sebagainya). Piringan lalu dipercepat menggunakan alat spin coater seperti pada Gambar 2.3 dengan kecepatan angular sehingga mengakibatkan bulk cairan terdistribusi secara merata [29]. Beberapa parameter yang berpengaruh dalam proses spin coating adalah viskositas larutan, kandungan padatan, kecepatan angular dan waktu putar.

Proses pembentukan film dipengaruhi oleh dua parameter bebas, yaitu kecepatan putar dan viskositas. Rentang ketebalan film yang dihasilkan oleh spin coating adalah 1

200 Qm [30]. Contoh spin coater

diperlihatkan pada Gambar 2.3.

Gambar 2.3 Spin coater

Keterangan: a = piringan spin coater

b = display

c = tombol power

d = adjustables, untuk mengatur kecepatan putar piringan ketika substrat berputar di piringan spin coater

BAB III

METODOLOGI PENELITIAN

3.1 Tempat dan Waktu Penelitian

Penelitian sudah dilakukan di

Laboratorium Material, Laboratorium

Biofisika, dan Laboratorium Biofisika Material Departemen Fisika IPB, Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam, Institut Pertanian Bogor , Laboratorium MOCVD Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam, Institut Teknologi Bandung serta Laboratorium XRD di Laboratorium Terpadu Badan Penelitian dan

Pengembangan Kehutanan dari bulan

September 2011 sampai dengan bulan Juli 2012.

3.2 Bahan dan Alat

Alat yang digunakan pada penelitian ini adalah neraca analitik, reaktor spin coater, mortal, pipet, gelas ukur Iwaki 10 ml,

pemanas, pinset, gunting, spatula,

stopwatch, tabung reaksi, sarung tangan

karet, cawan petris, tissue, isolasi, LCR

meter, I V meter, osiloskop,

spektrofotometer, ultrasonik model branson 2210, lampu pijar 100 watt dan furnace model vulcan 3 310.

Bahan yang digunakan pada penelitian ini adalah lithium asetat [(LiO2CH3), 99,9%],

niobium [(Nb2O5),99,9%], pelarut 2

metoksietanol, substrat Si (100) tipep, aquades, HF (asam florida), kaca preparat dan aluminium foil.

3.3 Prosedur Penelitian

3.3.1 Pembuatan larutan LiNbO3 Film LiNbO3 yang ditumbuhkan di

permukaan atas substrat silikon tipep

dengan metode CSD dibuat dengan

menggunakan lithium asetat [(LiO2CH3),

99,9%] dan niobium [(Nb2O5),99,9%] serta

2 metoksietanol [H3COOCH2CH2OH,

99.9%] yang digunakan sebagai bahan pelarut [6]. Setelah bahan bahan dicampur, larutan digetarkan pada ultrasonik model branson selama 1 jam. Setelah itu larutan disaring untuk mendapatkan larutan yang bersifat homogen.

3.3.2 Persiapan substrat Si tipe>p Substrat yang digunakan adalah substrat Si (100) tipep. Kebersihan substrat

sebagai tempat penumbuhan film perlu diperhatikan agar film dapat tumbuh dengan baik dan merata. Substrat dipotong membentuk segi empat dengan ukuran 1 cm x 1 cm dengan menggunakan mata intan. Substrat Si(100) yang telah dipotong kemudian dicuci dengan metanol, aseton, asam florida dan aquades.

3.3.3 Proses penumbuhan film

Substrat yang telah dibersihkan diletakkan di permukaan piringan reaktor spin coater yang telah di tempel dengan isolasi ditengahnya, kemudian di permukaan atas substrat diteteskan larutan LiNbO3

sebanyak 1 tetes, lalu substrat didiamkan selama 3 detik. Kemudian dilakukan pemutaran reaktor spin coater dengan putaran 3000 rpm selama 30 detik. Proses selanjutnya adalah annealing, yaitu pemanasan substrat dengan menggunakan furnace model vulcan 3 310 pada suhu tinggi yakni pada suhu 900°C untuk subtrat Si (100) selama 1 jam, 8 jam, 15 jam dan 22 jam yang bertujuan untuk mendifusikan larutan lithium niobate (LiNbO3) dengan

substrat. Hasil penumbuhan film LiNbO3

dapat dilihat pada Gambar 3.1.

3.3.4 Proses annealing

Proses pemanasan substrat yang telah di tumbuhi film LiNbO3 pada suhu tinggi

atau proses annealing dilakukan dengan menggunakan furnace model vulcan 3 310. Substrat Si (100) tipep di annealing pada suhu 900°C. Proses annealing dilakukan secara bertahap. Proses annealing dapat dilihat pada Gambar 3.2. Pemanasan dimulai pada suhu ruang 280C kemudian dinaikkan hingga suhu annealing 900oC. Setelah kenaikan suhu selama proses 8 jam kemudian pemanas disesuaikan dengan suhu annealing secara konstan selama proses 15 jam. Selanjutnya dilakukan furnace

Substrat Si tipe

p

LiNbO

3

tipe

n

Gambar 3.1 Hasil penumbuhan film LiNbO3 di permukaan substrat Si

cooling sampai didapatkan ruang selama 12 jam.

Tahapan seperti pada Gambar

Gambar 3.2 Proses ann

3.3.5 Proses Metalisa Pembuatan Kontak pa

Setelah dilakukan pros proses selanjutnya adala pembuatan kontak yang me penganyaman film menggunak foil. Tahap selanjutnya metalisasi dengan bahan alum teknik evaporasi. Bahan konta adalah aluminium 99,999%. S terbentuk, maka proses selan pemasangan kawat tembaga yaitu dengan cara memasang

aluminium menggunakan

Selanjutnya, dilakukan penyi lampu pijar 100 watt selama k jam di permukaan sampel ditempeli dengan pasta pe bertujuan untuk mengeringka sehingga kawat dapat men aluminium di permukaan sam terbentuklah kontak, untuk proses karakterisasi film LiNbO

Gambar 3.3 Alat metalis

900o

C

280

C

tkan kembali suhu ambar 3.2.

annealing

.

etalisasi dan ntak pada Film

proses annealing, adalah persiapan g meliputi proses gunakan aluminium adalah proses aluminium dengan kontak yang dipilih 9%. Setelah kontak selanjutnya adalah baga pada kontak, asang kawat dengan kan pasta perak. penyinaran dengan lama kurang lebih 1 ampel yang telah ta perak. Hal ini ringkan pasta perak menyatu dengan sampel sehingga tuk memudahkan LiNbO3.

etalisasi film

3.3.6 Karakterisasi

a. Karakterisasi konduktiv resistansi listrik

Pengukuran nilai kondukt resistansi menggunakan alat LC Dari alat tersebut didapatk konduktansi (G). Nilai resistansi dari persamaan

R= 1/G

Keterangan: R adalah resistansi (ohm konduktansi (S).

sedangkan nilai konduktiv dicari dari persamanan

RA L

=

σ

Keterangan: σ adalah konduktivitas l L adalah jarak antar kontak (m), A kontak (m2_{), R adalah resistansi (ohm}

Gambar 3.4. Rangkaian untuk me konstanta dielektrik film LiNbO3 Keterangan: R adalah resistansi (ohm kapasitansi film (Farad), V adalah teganga adalah luas kontak (m2

), VR adalah

resistansi ( volt) dan VC adalah te

kapasitansi (volt)).

b. Karakterisasi arus>tegan menggunakan I>V meter

Pengukuran hubungan a

tegangan menggunakan alat I V m keluaran dari alat I V meter meru arus dan tegangan, kemudian di hubungan tegangan dan aru menggunakan microsoft excel. hubungan arus dan tegangan (I

nduktivitas dan

nduktivitas dan lat LCR meter. idapatkan nilai tansi didapatkan (3.1) i (ohm), G adalah duktivitas dapat

(3.2) vitas listrik (S/m),

), A adalah luas i (ohm atau 1/S).

tuk menghitung

3

(ohm), C adalah egangan film (m), A

alah tegangan pada lah tegangan pada

tegangan I>V eter

an arus dan

V meter. Data merupakan nilai

dibuat kurva arus dengan el. Dari kurva an (I V) terang

dan gelap dapat diketahui karakteristik film yang dibuat bersifat dioda, resistansi atau kapasitansi.

c. Karakterisasi sifat optik absorbansi dan reflektansi

Alat yang digunakan, yaitu

spektrofotometer model ocean optics DT mini 2. Karakterisasi sifat optik absorbansi dan reflektansi dilakukan untuk mengetahui tingkat absorbansi, reflektansi dan energy gap film. Energy gap diperoleh dengan cara menentukan energy gap film LiNbO3

berdasarkan kurva menurut (αhν)2 terhadap energi pada Gambar 4.3 4.6 [33].

d. Karakterisasi konstanta dielektrik

Pada karakterisasi ini digunakan rangkaian seperti pada Gambar 3.1. Dari rangkaian pengukuran ini ditentukan time

constant dan nilai kapasitansi film

sedangkan penentuan besar konstanta

dielektriknya dapat menggunakan

persamaan 3.3.

(3.3) Keterangan: ɛ adalah konstanta dielektrik, C adalah kapasitansi film (Farad), d adalah ketebalan film (m), A adalah luas kontak (m2_{), ɛ}

0

adalah permitivitas ruang hampa (8,85 x 1012 F/m).

Permitivitas relatif ɛmenunjukkan sifat kemampuan polarisasi dan menyimpan energi.

e. Karakterisasi XRD

Karakterisasi XRD dilakukan untuk menentukan model struktur kristal film yang telah dibuat, lalu dari hasil pengujian dapat digunakan untuk mencari indeks miller dan parameter kisi struktur kristal film. Sistem kristal trigonal adalah sistem kristal yang hanya dimiliki titik kelompok yang memiliki lebih dari satu sistem kisi terkait dengan kelompok ruang mereka: kisi heksagonal dan rhombohedral kedua muncul. Dalam sistem rhombohedral, kristal digambarkan oleh vektor yang sama panjang, dua di antaranya adalah ortogonal . Sistem rhombohedral dapat dianggap sebagai sistem

kubik membentang sepanjang tubuh

diagonal a = b = c;. α = β = γ ≠ 90 ° [14].

BAB IV

HASIL DAN PEMBAHASAN

Film yang dibuat merupakan

persambungan antara dua buah

semikonduktor. Silikon yang digunakan merupakan semikonduktor tipep, sedangkan lapisan LiNbO3 merupakan semikonduktor

tipen [34]. Persambungan semikonduktor tipep dan tipen dikenal dengan nama p n junction [35]. Dengan adanya p n junction, maka film yang dibuat sama dengan karakteristik dari dioda.

Sifat optik, sifat listrik, dan struktur film pada waktu annealing 1 jam, 8 jam, 15 jam dan 22 jam pada molaritas 0,5 M, 1 M, 2 M masing masing menunjukkan hasil yang berbeda. Perbedaan ini mengindikasikan adanya pengaruh lama annealing terhadap film dan juga pengaruh molaritas terhadap film.

4.1 Sifat Optik Film

Alat yang digunakan dalam

karakterisasi sifat optik film LiNbO3, yaitu

spektrofotometer. Dalam spektrofotometer fenomena yang terjadi merupakan interaksi sampel dengan panjang gelombang yang

dibangkitkan dari sumber. Panjang

gelombang yang digunakan yaitu panjang gelombang cahaya tampak. Karakterisasi ini

dilakukan untuk mengetahui tingkat

absorbansi dan reflektansi film yang dihasilkan pada panjang gelombang cahaya tampak.

Setelah dilakukan karakterisasi diperoleh kurva hubungan absorbansi dengan panjang gelombang seperti yang ditunjukkan pada Gambar 4.1. Dari kurva tersebut dapat dilihat film LiNbO3 pada

molaritas 0,5 M dan waktu annealing 15 jam menyerap cahaya paling banyak pada panjang gelombang 570 600 nm (warna kuning) dan paling rendah pada panjang gelombang 450 500 nm (warna biru). Film LiNbO3 pada molaritas 1 M dan waktu annealing 22 jam menyerap cahaya paling banyak pada panjang gelombang 450 500 nm dan 570 600 nm sedangkan paling rendah pada panjang gelombang 500 550 nm (warna hijau) dan 620 750 nm (warna merah). Film LiNbO3 pada molaritas 1 M

dan waktu annealing 15 jam paling banyak menyerap panjang gelombang warna biru dan merah sedangkan paling rendah pada panjang gelombang warna hijau. Sedangkan film LiNbO3 pada molaritas 2 M dan waktu

annealing 22 jam, kurva absorbansi yang diperoleh hampir membentuk garis lurus horizontal, artinya tingkat absorbansinya

hampir sama untuk setiap panjang

gelombang seperti yang ditunjukkan pada Gambar 4.1.

Selain pengukuran absorbansi juga dilakukan pengukuran terhadap besar reflektansi film. Kurva reflektansi yang dihasilkan merupakan kebalikan dari absorbansi. Jadi dapat disimpulkan bahwa film LiNbO3 pada molaritas 0,5 M dan

waktu annealing 15 jam paling banyak mereflektansi cahaya daripada film LiNbO3

pada molaritas 1 M dan waktu annealing 15 jam, film LiNbO3 pada molaritas 1 M dan

waktu annealing 22 jam serta film LiNbO3

pada molaritas 2 M dan waktu annealing 22 jam karena tingkat absorbansinya paling rendah. Perbedaan absorbansi ini mungkin disebabkan oleh jarak atom pada kristal film dari setiap sampel berbeda beda.

Tabel 4.2 menunjukkan nilai indeks bias dan energy gap film. Indeks bias dapat dicari dengan menggunakan persamaan 2.2, sedangkan energy gap diperoleh dengan memplotkan kurva (αhν)2 terhadap energi, dengan E = , ( keterangan: α adalah koefisien absorbansi, h adalah konstanta

planck 4,136 x 1015 eV.s, ν adalah

frekuensi, c adalah kecepatan cahaya 2,998 x 108 m/s, dan λ adalahpanjanggelombang dalam satuan meter). Pada Gambar 4.3 4.6 dapat dilihat pengaruh lama annealing film terhadap sifat optiknya. Film LiNbO3

dengan molaritas 0,5 M dan waktu

annealing 15 jam memiliki persen

reflektansi dan indeks bias paling besar, sedangkan film dengan molaritas 2 M dan waktu annealing 22 jam memiliki persen reflektansi dan indeks bias paling kecil, artinya semakin lama proses annealing dilakukandan semakin besar molaritas maka film LiNbO3 memiliki indeks bias yang

semakin kecil dan energy gap film meningkat.

Panjang gelombang cahaya tampak ditabelkan dalam Tabel 4.1 [27].

Tabel 4.1 Spektrum panjang gelombang cahaya tampak

Spektrum Panjang gelombang (nm)

Ungu 380 450

Biru 450 495

Hijau 495 570

Kuning 570 590

Jingga 590 620

Merah 620 750

Tabel 4.2 Indeks bias dan energy gap film LiNbO3

Film LiNbO3

pada molaritas (M)

dan waktu

annealing

(jam)

Indeks bias

Energy gap Eg

(eV)

0,5 ; 15 1,93 2,54

1 ;15 1,64 3,12

1 ; 22 1,31 2,97

2 ;22 1,60 3,19

Gambar 4.1 Hubungan absorbansi dan panjang gelombang

Gambar 4.2 Hubungan reflektansi dan panjang gelombang

Film LiNbO3 0,5 M, pada waktu annealing 15 jam Film LiNbO3 1 M, pada waktu annealing 15 jam Film LiNbO3 1 M, pada waktu annealing 22 jam Film LiNbO2 M, pada waktu annealing 22 jam

Film LiNbO3 0,5 M, pada waktu annealing 15 jam Film LiNbO3 1 M, pada waktu annealing 15 jam Film LiNbO3 1 M, pada waktu annealing 22 jam Film LiNbO2 M, pada waktu annealing 22 jam

10

! ! ! ! ! !

Gambar 4.3 Cara menentukan energy

gap film berdasarkan kurva menurut (αhν)2 terhadap energi 0,5 M, pada waktu annealing 15 jam.

! ! ! ! ! ! !

Gambar 4.4 Cara menentukan energy

gap film berdasarkan kurva menurut (αhν)2 terhadap energi 1 M, pada waktu annealing 15 jam.

! ! ! ! ! !

Gambar 4.5 Cara menentukan energy

gap film berdasarkan kurva menurut (αhν)2 terhadap energi 1 M, pada waktu annealing 22 jam.

! ! ! ! ! !

Gambar 4.6 Cara menentukan energy

gap film berdasarkan kurva menurut (αhν)2 terhadap energi 2 M, pada waktu annealing 22 jam.

4.2 Konstanta Dielektrik

Konstanta dielektrik (ε) film dicari dengan menggunakan rangkaian seperti pada Gambar 3.1 dengan cara memberikan tegangan masukkan berupa sinyal kotak dari generator dengan frekuensi 20 kHz dan hambatan yang digunakan, yaitu 10 kX, sedangkan tegangan yang diberikan, yaitu 1 volt, 3 volt dan 5 volt. Sinyal keluaran yang dihasilkan tampak pada osiloskop seperti

yang ditunjukkan pada Gambar 4.8,

Gambar4.9, dan Gambar 4.10. Dari sinyal keluaran tersebut dicari time constant (τ) untuk mendapatkan nilai kapasitansi dan konstanta dielektrik film. Time constant (τ) itu sangat mempengaruhi nilai kapasitansi

yang selanjutnya juga mempengaruhi

konstanta dielektrik film.

Terdapat perbedaan sinyal keluaran pada osiloskop sebelum dan sesudah film

dipasang. Sebagai contoh, pada Gambar 4.8 (a) dan Gambar 4.8 (b) terlihat perbedaan antara sinyal keluaran pada osiloskop sebelum dan sesudah film dipasang. Pada Gambar 4.8 (a) sinyal pada osiloskop masih berbentuk kotak sedangkan pada Gambar 4.8 (b) ada perubahan pada peak sinyal berupa pemotongan sinyal berupa lengkungan karena pada saat itu terjadi pengisian atau pengosongan muatan. Peristiwa pengisian

atau pengosongan muatan ini

mengindikasikan film dapat menyimpan muatan seperti halnya kapasitor.

Dalam penelitian ini variasi tegangan yang digunakan yaitu, 1 volt, 3 volt dan 5 volt. Konstanta dielektrik (ε) yang diperoleh

ketika diberikan tegangan berbeda

menghasilkan ε yang berbeda.

Eg

=2,54 eV

Eg

=3,12 eV

Eg

=2,97 eV

Dari data yang diperoleh nilai ε

semakin kecil ketika tegangannya

ditingkatkan hal ini sesuai dengan persamaan 4.1 [38].

(4.1)

Keterangan: d adalah ketebalan film (m), adalah kapasitansi (coulomb/volt atau farad), ε adalah konstanta dielektrik (F/m), A adalah luas kontak (m2_).

Nilai ε semakin kecil ketika tegangannya ditingkatkan mengakibatkan penurunan kapasitansi. Oleh karena itu penurunan kapasitansi menjadikan nilai konstanta dielektrik film semakin kecil.

Tabel 4.3 Nilai konstanta dielektrik film LiNbO3 Film LiNbO3 pada molaritas (M) dan waktu annealing (jam) Ketebalan film (x 10>6 _m)

Konstanta dielektrik V= 1 volt V= 3volt V= 5volt

0,5 ; 1 0,442 10,3 9,0 7,6

1 ; 8 0,608 18,7 13,1 12,5

1 ; 15 1,888 50,1 48,4 40,4

2 ;22 2,157 54,6 51,7 44,3

Tabel 4.3 dapat dilihat ada peningkatan konstanta dielektrik (ε) film pada tegangan 1 volt, 3 volt dan 5 volt jika waktu annealing lebih lama dan molaritas yang semakin besar. Dalam penelitian ini ε paling besar dimiliki oleh film pada waktu annealing 22 jam dan molaritas 2 M dan ε paling kecil dimiliki oleh film pada waktu annealing 1 jam dan molaritas 0,5 M. Hal ini disebabkan

oleh ketebalan film yang semakin

meningkat.

4.3 Arus>Tegangan (I>V)

Pengukuran I V film dilakukan dalam kondisi gelap dan kondisi disinari dengan intensitas cahaya 405 lux. Hasil pengukuran I V menunjukkan film yang telah dibuat peka terhadap cahaya karena terjadi pergeseran kurva dari gelap ke terang ketika diberikan tegangan dari 10 volt hingga +10 volt.

Arus yang dihasilkan film pada kondisi terang lebih besar daripada kondisi gelap

karena pemberian cahaya pada film

mengakibatkan film tersebut menjadi lebih konduktif. Terjadinya sifat konduktif pada film karena adanya energi foton dari luar

yang diserap oleh elektron yang dipengaruhi oleh kondisi terang dan kondisi gelap. Pada kondisi ini, energi foton memiliki kencenderungan memberikan energi cukup bagi difusi elektron, sehingga peningkatan difusi ini mengakibatkan terjadinya rekombinasi elektron dan hole lebih banyak [39 41].

Dari karakterisasi I V yang telah dilakukan dapat dikatakan bahwa film yang telah dibuat bersifat fotodioda.

Dari karakterisasi I V didapat bahwa waktu annealing 22 jam adalah waktu

annealing terbaik dibandingkan dengan

waktu annealing yang lain, yaitu waktu annealing 1 jam, waktu annealing 8 jam dan waktu annealing 15 jam. Kriteria film

LiNbO3 yang memperlihatkan waktu

annealing yang terbaik 22 jam yaitu kurva I V terang dan kurva I V gelap yang berbentuk dioda.

4.4 Konduktivitas Listrik

Nilai konduktivitas listrik bahan material yang saya teliti menunjukkan material bersifat semikonduktor. Besarnya nilai konduktivitas listrik berbanding terbalik dengan resistansinya. Konduktivitas listrik meningkat jika resistansi bahan material menurun [41].

Dalam penelitian ini pengukuran konduktivitas listrik film menggunakan LCR meter model HIOKI 3522 50. Dari hasil pengukuran didapatkan nilai seperti dalam Tabel 4.4. Nilai konduktivitas listrik film meningkat jika waktu annealing lebih lama dan molaritas yang semakin besar. Film pada waktu annealing 1 jam dan molaritas 0,5 M memiliki konduktivitas listrik paling kecil daripada film pada waktu annealing 8 jam dan molaritas 1 M, molaritas 1 M dan waktu annealing 15 jam serta molaritas 2 M dan waktu annealing 22 jam.

Tabel 4.4 Nilai konduktivitas film LiNbO3

berdasarkan perbedaan waktu annealing dan molaritas

Molaritas (M) dan waktu

annealing (jam)

Konduktivitas listrik (x 10>3 S/m)

0,5 ; 1 1,49

1 ; 8 2.05

1 ;15 2,27

2 ; 22 6,66

Semakin meningkatnya konduktivitas listrik disebabkan oleh ketebalan film yang semakin besar dan lamanya waktu annealing

yaitu film pada waktu anne memiliki konduktivitas palin berdasarkan perbedaan molarit Besarnya ukuran butir konduktivitas listrik film, h dengan persamaan 4.2 [44]. σ=L.e2.N.(2π.m.k.T)1/2exp(E/k

Keterangan: σ adalah konduktivitas adalah energi (J), L adalah ukuran pa adalah konsentrasi pembawa muatan (

(a)

(b)

(c)

nnealing 22 jam paling besar serta olaritas.

tir mempengaruhi lm, hal ini sesuai E/k.T) (4.2)

tivitas listrik (S/m), E

ran panjang butir (m), N

atan (m3

).

Berdasarkan literatur su material dikatakan bersifat sem jika nilai konduktivitas listrikny antara 108 S/cm sampai 103 S/cm data nilai konduktivitas listrik diperoleh dapat dikatakan bahw merupakan bahan material sem karena nilai konduktivitas lis didapatkan berkisar dalam ko listrik semikonduktor sepe

ditunjukkan dalam Tabe

(d)

(e) Gambar 4.7 Sinyal keluaran pada

ketika diberikan tegan a) Sinyal keluaran se

film dipasang. b) Sinyal keluaran se

0,5 M dan 1 jam dipasang c) Sinyal keluaran se

0,5 M dan 8 jam dipasang d) Sinyal keluaran se

0,5 M dan 15 jam dipasang e) Sinyal keluaran se

0,5 M dan 22 jam dipasang

12

ur suatu bahan t semikonduktor striknya berkisar S/cm [45]. Dari istrik film yang bahwa film ini l semikonduktor as listrik yang m konduktivitas seperti yang

Tabel 4.4.

pada osiloskop tegangan 1 volt ran sebelum ran setelah film jam annealing ran setelah film jam annealing ran setelah film 5 jam annealing ran setelah film 2 jam annealing

(a)

(b)

(c)

(d)

(e)

Gambar 4.8 Sinyal keluaran pada ketika diberikan tegangan 3 volt

a) Sinyal keluaran se film dipasang. b) Sinyal keluaran se

1 M dan 1 jam an dipasang c) Sinyal keluaran se

1 M dan 8 jam an dipasang d) Sinyal keluaran se

1 M dan 15 jam dipasang e) Sinyal keluaran se

1 M dan 22 jam dipasang

n pada osiloskop ran sebelum ran setelah film

annealing ran setelah film

annealing ran setelah film jam annealing

ran setelah film jam annealing

(a)

(b)

(c)

(d)

(e)

Gambar 4.9 Sinyal keluaran pada ketika diberikan tegangan 5 volt

a) Sinyal keluaran se film dipasang. b) Sinyal keluaran se

2 M dan 1 jam an dipasang c) Sinyal keluaran se

2 M dan 8 jam an dipasang d) Sinyal keluaran se

2 M dan 15 jam dipasang e) Sinyal keluaran se

2 M dan 22 jam an dipasang

14

n pada osiloskop ran sebelum ran setelah film

annealing ran setelah film

annealing ran setelah film jam annealing ran setelah film

Gambar 4.10 Hubungan arus (I V) terang dan gelap molarita waktu annealing 15 jam

Gambar 4.11 Hubungan arus (I V) terang dan gelap molari waktu annealing 15 jam

4.5 Hasil Karakterisasi XR

Gambar 4.14 pada

menunjukkan pola difraksi yang dihasilkan. Puncak pu yang terbentuk mengindikas film memiliki distribusi ori Dari puncak puncak difraksi ditentukan indeks miller (h menganggap struktur kris merupakan struktur rhombohe Difraksi tiap film terjadi (2 0 0) hal ini disebabkan ol bidang pendifraksi pada bidan memiliki parameter kisi yang jarak yang berdekatan, sehingg gelombang yang mengalami terlalu berbeda fase dan konstruktif [37]. Pada Gamb dilihat intensitas difraksi ter pada bidang (110) bahkan pad M dan waktu annealing

-2.00E-03 -1.00E-03 0.00E+00 1.00E-03 2.00E-03 3.00E-03

-5.00E+010.00E+005.00E+01

A ru s (A ) Tegangan (V) -1.00E-04 0.00E+00 1.00E-04 2.00E-04 3.00E-04 4.00E-04 5.00E-04

-5.00E+010.00E+005.00E+01

A ru s (A ) Tegangan (V)

arus dan tegangan olaritas 0,5 M, pada

arus dan tegangan molaritas 1 M, pada

Gambar 4.12 Hubungan arus da ( I V) terang dan gelap molaritas waktu annealing 22 jam

Gambar 4.13 Hubungan arus da (I V) terang dan gelap molaritas waktu annealing 22 jam

asi XRD

ada halaman 16

raksi sinar X film puncak difraksi ndikasikan partikel si orientasi kristal. raksi tersebut dapat h k l) dengan kristal LiNbO3

bohedral.

terjadi pada bidang kan oleh banyaknya bidang (2 0 0) yang yang sama dengan ehingga gelombang alami difraksi tidak

dan cenderung Gambar 4.1 dapat si terendah terjadi an pada molaritas 2 15 jam tidak

terdapat bidang (110), hal ini oleh difraksi sinar X yang terj interferensi destruktif sehingga

yang dihamburkan akan

menghilangkan. Hal lain y

mengakibatkan bidang (110) terse yaitu pada bidang tersebut hany sedikit bidang pendifraksi.

Indeks miller yang dipero digunakan untuk menentukan par LiNbO3 dalam struktur trigonal [

Perbedaan dari empat sub dibuat adalah pada tingginya difraksi. Secara keseluruhan difraksi tertinggi dimiliki oleh fil pada molaritas 2 M dan waktu an jam. Sedangkan intensitas difr paling rendah dimiliki oleh fil pada molaritas 0,5 M dan waktu 15 jam. Oleh sebab itu dapat bahwa film LiNbO3 pada molar

dan waktu annealing 15 jam

[0, 0, 0] Curren t_1 (1)

[0, 0, 0] Current _1 (1) [0, 0, 0] Current _1 (1) -4.00E-03 -2.00E-03 0.00E+00 2.00E-03 4.00E-03 6.00E-03

-5.00E+010.00E+005.00E+01

A ru s (A ) Tegangan (V) [0 0] Cu t_ [0 0] Cu t_ -1.00E-03 -5.00E-04 0.00E+00 5.00E-04 1.00E-03

-5.00E+010.00E+005.00E+01

A ru s (A ) Tegangan (V) Terang Gelap Ge Te

us dan tegangan laritas 1 M, pada

us dan tegangan laritas 2 M, pada

l ini disebabkan g terjadi berupa ngga gelombang

akan saling

in yang bisa ) tersebut hilang, t hanya terdapat diperoleh dapat an parameter kisi

[36]. substrat yang ginya intensitas uhan intensitas film LiNbO3

annealing 22 s difraksi yang film LiNbO3

waktu annealing dapat dikatakan molaritas 0,5 M jam memiliki

[0, 0, 0] Curren t_1 (1) [0, 0, 0] Curren t_1 (1)

[0, 0, 0] Current _1 (1) [0, 0, 0] Current _1 (1) Gelap Terang Gelap Terang

16

struktur kristal paling baik daripada sampel yang lain, karena semakin tinggi puncak intensitas difraksi menunjukkan semakin banyaknya jumlah bidang pendifraksi yang seragam dalam orientasi bidang yang sama [38]. Perbedaan lainnya, yaitu adanya pergeseran sudut difraksi pada bidang (110). Pada penelitian ini bidang (110) untuk LiNbO3 terjadi pada 2θ = 31,61

o

(film LiNbO3 pada molaritas 1 M dan waktu

annealing 15 jam) sedangkan peneliti lain memperoleh sudut difraksi bidang (110) untuk LiNbO3 yaitu 2θ = 31,99

o

. Pada film LiNbO3 dengan molaritas 0,5 M dan waktu

annealing 15 jam bidang (110) terjadi pada 2θ = 33,74o, sudut difraksi ini mendekati sudut difraksi untuk 2 metoksietanol [H3COOCH2CH2OH, 99.9%], yaitu 2θ =

33,10o, sedangkan pada film LiNbO3 dengan

molaritas 1 M, dan waktu annealing 15 jam bidang (110) terjadi pada 2θ = 30,90o, sudut difraksi ini mendekati sudut difraksi lithium asetat [(LiO2CH3), 99,9%], yaitu 2θ = 31,15

o

[36]. Pergeseran sudut difraksi film karena adanya pengaruh lama waktu annealing.

Film pada waktu annealing 8 jam memunculkan bidang (110). Ketika waktu

annealing 8 jam memunculkan bidang (110)

LiNbO3 dan ketika lama annealing

ditingkatkan menjadi 15 jam memunculkan

bidang (110) untuk lithium asetat

[(LiO2CH3), 99,9%]. Sedangkan film pada

waktu annealing 22 jam tidak terdapat bidang (110) seperti yang telah dijelaskan sebelumnya.

Besar parameter kisi dapat dilihat pada Tabel 4.6 yang diperoleh dengan metode analitik (dapat dilihat pada Lampiran 3). Dari tabel tersebut dapat dilihat film LiNbO3

pada molaritas 2 M dan waktu annealing 22 jam pada suhu 900OC memiliki parameter kisi dan intensitas difraksi paling besar dibanding film yang lainnya. Dalam penelitian ini parameter kisi a dan b setiap sampel berkisar dari 4,008 4,203 Å dan parameter kisi c dari 4,017 4,214 Å. Sedangkan dalam JCPDS International

Centre for Diffraction Data (ICDD)

dipaparkan bahwa parameter a, b dan c adalah 3,977 Å [36].

"# $

% & % & ' % & ( % & )

Gambar 4.14 Pola difraksi sinar X film LiNbO3

Ket: a) film pada molaritas2 M dan waktu annealing

22 jam;

b) film pada molaritas 1 M dan waktu annealing

22 jam;

c) film pada molaritas 1 M dan waktu annealing

15 jam;

d) film pada molaritas 0,5 M dan waktu

annealing 15 jam.

Tabel 4.5 Taksiran sudut difraksi dan indeks miller film LiNbO3

Sudut difraksi (2θ)

Indeks miller

( h k l )

Molaritas (M) dan waktu annealing

(jam)

0,5 ; 15 1 ; 15 1 ; 22 2 ; 22

33,74* 31,61 30,90** ( 1 1 0 )

38,12 38,33 37,98 37,97 ( 1 1 1 )

44,49 44,03 44,52 44,49 ( 2 0 0 )

64,84 64,40 64,82 64,80 ( 2 2 0 )

77,80 77,54 77,88 77,89 ( 3 1 1 )

Keterangan:* = sudut difraksi ini mendekati sudut difraksi untuk 2 metoksietanol [H3COOCH2CH2OH, 99.9%].

** = sudut difraksi ini mendekati sudut difraksi lithiumasetat [(LiO2CH3), 99,9%].

= tidak ada sudut.

Tabel 4.6 Parameter kisi film LiNbO3

berstruktur rhombohedral Film LiNbO3

pada molaritas (M)

dan waktu

annealing

(jam)

Parameter kisi ( Å ) a=b=c

0,5 ; 15 4,214

1 ; 15 4,052

1 ; 22 4,017

2 ; 22 4,018

a b c d

Tabel 4.6 memperlihatkan parameter kisi a, b, dan c film yang nilainya cenderung menurun jika waktu annealing lebih lama dan molaritas yang semakin besar. Semakin lama proses annealing sampai batas waktu

annealing 22 jam akan mengakibatkan

ukuran butir kristal film membesar seperti yang pernah dilakukan oleh peneliti lain

[23]. Membesarnya ukuran butir

mempengaruhi jarak atom atom dalam kristal yang semakin berdekatan sehingga mengakibatkan parameter kisi menurun.

BAB V. KESIMPULAN DAN

SARAN

5.1 Kesimpulan

Film LiNbO3 telah berhasil dibuat

pada waktu annealing 1 jam, 8 jam, 15 jam dan 22 jam, suhu tetap 900oC dan molarisasi 0,5 M, 1 M, 2 M. Hasil karakterisasi sifat listrik film menunjukkan bahwa film yang telah dibuat merupakan fotodioda dan termasuk material semikonduktor. Konstanta dielektrik dan konduktivitas listrik film meningkat jika waktu annealing lebih lama dan molaritas yang semakin besar dan yang terbaik adalah 2 M, pada waktu annealing 22 jam. Kriteria film yang terbaik dari segi konstanta dielektrik dan konduktivitas film dilihat pada ketebalan filmnya, yaitu semakin tebal film maka film tersebut semakin baik ditunjukkan dengan semakin meningkatnya konduktivitas film dan konstanta dielektrik. Oleh karena itu dapat disimpulkan bahwa besar molaritas dan lama waktu annealing dapat mempengaruhi sifat listrik film. Hasil karakterisasi sifat optik menunjukkan bahwa film pada molaritas 2 M dan waktu annealing 22 jam menyerap cahaya tampak paling banyak, tetapi tidak terlalu peka terhadap perbedaan panjang gelombang. Setelah dilakukan uji sifat struktur berupa karakterisasi XRD dapat disimpulkan bahwa film LiNbO3

berstruktur rhombohedral dan film yang memiliki struktur kristal paling baik, yaitu film LiNbO3 pada waktu annealing 22 jam

dan molaritas 2 M. Setelah dilakukan karakterisasi sifat listrik, sifat optik dan sifat struktur dapat disimpulkan bahwa film LiNbO3 paling baik yang dihasilkan, yaitu

film LiNbO3 pada waktu annealing 22 jam

dan molaritas 2 M.

5.2 Saran

Dalam pembuatan film LiNbO3

selanjutnya disarankan untuk dilakukan proses annealing lebih dari 22 jam yaitu 29 jam untuk mendapatkan hasil yang lebih baik sampai dicapai nilai optimum sifat listrik, sifat optik dan sifat struktur dari film LiNbO3 karena nilai optimum sifat listrik,

sifat optik dan sifat struktur dari film LiNbO3 belum dicari.

DAFTAR PUSTAKA

[1] Wasa, K. Kitabatakae, M. Adachi, H.

2004. Thin Film Materials

Technology Sputtering of Compound Materials. William Andrew Inc. [2] Simoes, A.Z, etc. 2003. LiNbO3 thin

films prepared through polymeric precursor method. Material Letters. 57 2333– 2339.

[3] Adem, U. 2003. Preparation of BaxSr1 xTiO3 thin films by chemical

solution deposition and their electrical characterization. Tesis. The Middle East Technical University.

[4] Gevorgian, S. 2009. Ferroelectrics in microwaves devices, circuits and

systems. chalmers University of

Technology, Department of

Microtechnology and Nanoscience, Gothenburg, Sweden.

[5] Bottger, U. 2005. Dielectric

properties of polar oxides. Institut f¨ur Werkstoffe der Elektrotechnik, RWTH Aachen, Germany.

[6] Irzaman, Darmasetiawan, H, Indro, M.N, etc. 2000. Electrical properties of crystalline Ba0.5Sr0.5TiO3 thin

films. Department of Physics. FMIPA. IPB.

[7] [Anonim].2011.Alat karakterisasi xrd

difraction. Available at

<http://materialcerdas.wordpress.co m/alat karakterisasi/xrd x ray diffraction/>.

[29 Februari 2012].

[8] [Anonim]. 2011. Molaritas. Available at

<http://id.wikipedia.org/wiki/Molaritas>. [21 November 2011].

[9] [Anonim].2012.Mikroskop elektron. Available at

<http://id.wikipedia.org/wiki/Mikroskop elektron >.

[19 Januari 2012].

[10] [Anonim]. 2011. Konstanta

No

Puncak 2θ θ Sin

2

2 θ Sin2 θ Sin2 θ /2 Sin2 θ 3 Sin2 θ /4 Sin2 θ /5 Sin2 θ /A s h k l

1 _{33.74 16.87 0.30850 0.08422 0.04211 0.02807 0.02105 0.01684 2.36897 2 110}

2 _{38.12 19.06 0.38107 0.10664 0.05332 0.03555 0.02666 0.02133 2.99972 3 111}

3 _{44.30 22.15 0.48778 0.14215 0.07108 0.04738 0.03554 0.02843 3.99870 4 200}

4 _{64.33 32.17 0.81235 0.28341 0.14170 0.09447 0.07085 0.05668 7.97205 8 220}

5 _{77.80 38.90 0.95534 0.39434 0.19717 0.13145 0.09858 0.07887 11.09248 11 311}

Σ

No

Puncak h k l 2 θ θ α α

2

θ θ 2

_θ α Sin22 θ Sin2 θ δ δ2 θ δ αδ α sin2 θ θ sin2 _θ

δ sin2 θ

1 _{110 33.74 16.87} 2 4 0 0 _{0 0.30850 0.08422 3.08497 9.51704 0.00000 6.16994 0.16843 0.00000 0.25981}

2 _{111 38.12 19.06} 2 4 1 1 _{2 0.38107 0.10664 3.81072 14.52161 3.81072 7.62145 0.21328 0.10664 0.40638}

3 _{200 44.30 22.15} 4 16 0 0 _{0 0.48778 0.14215 4.87784 23.79331 0.00000 19.51136 0.56861 0.00000 0.69340}

4 _{220 64.33 32.17} 8 64 0 0 _{0 0.81235 0.28341 8.12349 65.99106 0.00000 64.98791 2.26725 0.00000 2.30225}

5 _{311 77.80 38.90} 10 100 1 1 _{10 0.95534 0.39434 9.55342 91.26780 9.55342 95.53418 3.94338 0.39434 3.76727}

Film LiNbO3 pada molaritas 1 M dan waktu annealing 15 jam

No

Puncak 2 θ θ Sin

2

2 θ Sin2 θ Sin2 θ /2 Sin2 θ /3 Sin2 θ 4 Sin2 θ /5 Sin2 θ /A s h k l

1 _{31.61 15.81 0.27472 0.07418 0.03709 0.02473 0.01855 0.01484 2.06521 2 110}

2 _{38.33 19.17 0.38464 0.10777 0.05389 0.03592 0.02694 0.02155 3.00039 3 111}

3 _{44.55 22.28 0.49215 0.14368 0.07184 0.04789 0.03592 0.02874 4.00002 4 200}

4 _{64.97 32.49 0.82099 0.28845 0.14423 0.09615 0.07211 0.05769 8.03045 8 220}

5 _{78.15 39.08 0.95783 0.39732 0.19866 0.13244 0.09933 0.07946 11.06138 11 311}

Σ

No

Puncak h k l 2 θ θ α α

2 _{θ θ} 2

α _θ Sin22 θ Sin2 θ δ δ2 _{θ δ αδ}

α sin2 θ θ sin2 _θ

δ sin2 θ

1 _{110 31.61 15.81} 2 4 0 0 _{0 0.27472 0.07418 2.74717 7.54694 0.00000 5.49434 0.14836 0.00000 0.20379}

2 _{111 38.33 19.17} 2 4 1 1 _{2 0.38464 0.10777 3.84635 14.79444 3.84635 7.69271 0.21555 0.10777 0.41454}

3 _{200 44.55 22.28} 4 16 0 0 _{0 0.49215 0.14368 4.92146 24.22080 0.00000 19.68585 0.57472 0.00000 0.70712}

4 _{220 64.97 32.49} 8 64 0 0 _{0 0.82099 0.28845 8.20993 67.40287 0.00000 65.67940 2.30763 0.00000 2.36818}

5 _{311 78.15 39.08} 10 100 1 1 _{10 0.95783 0.39732 9.57831 91.74408 9.57831 95.78313 3.97325 0.39732 3.80570}

No

Puncak 2 θ θ Sin

2

2 θ Sin2 θ Sin2 θ /2 Sin2 θ /3 Sin2 θ /4 Sin2 θ /5 Sin2 θ /A s h k l

1 30.90 _{15.45 0.26372 0.07097 0.03548 0.02366 0.01774 0.01419 2.00984 2 110}

2 37.98 _{18.99 0.37870 0.10589 0.05294 0.03530 0.02647 0.02118 2.99879 3 111}

3 44.15 _{22.08 0.48517 0.14124 0.07062 0.04708 0.03531 0.02825 4.00002 4 200}

4 64.50 _{32.25 0.81466 0.28474 0.14237 0.09491 0.07119 0.05695 8.06413 8 220}

5 77.74 _{38.87 0.95491 0.39383 0.19691 0.13128 0.09846 0.07877 11.15338 11 311}

Σ

No

Puncak h k l 2 θ θ α α

2 _{θ θ} 2

_θ α Sin22 θ Sin2 θ δ δ2 _{θ δ αδ}

α sin2 θ θ sin2 _θ

δ sin2 θ

1 ₁₁₀ 30.90 15.45 2 4 0 0 _{0 0.26372 0.07097 2.63725 6.95507 0.00000 5.27449 0.14194 0.00000 0.18716}

2 ₁₁₁ 37.98 18.99 2 4 1 1 _{2 0.37870 0.10589 3.78700 14.34140 3.78700 7.57401 0.21177 0.10589 0.40100}

3 ₂₀₀ 44.15 22.08 4 16 0 0 _{0 0.48517 0.14124 4.85167 23.53869 0.00000 19.40668 0.56496 0.00000 0.68525}

4 ₂₂₀ 64.50 32.25 8 64 0 0 _{0 0.81466 0.28474 8.14660 66.36712 0.00000 65.17282 2.27796 0.00000 2.31970}

5 ₃₁₁ 77.74 38.87 10 100 1 1 _{10 0.95491 0.39383 9.54908 91.18497 9.54908 95.49082 3.93826 0.39383 3.76068}

Film LiNbO3 pada molaritas 2 M dan waktu annealing 22 jam

No

Puncak 2 θ θ Sin

2

2 θ Sin2 θ Sin2 θ /2 Sin2 θ /3 Sin2 θ /4 Sin2 θ /5 Sin2 θ /A s h k l

1 _{37.97 18.99 0.37853 0.10583 0.05292 0.03528 0.02646 0.02117 2.99982 3 111}

2 _{44.13 22.07 0.48482 0.14112 0.07056 0.04704 0.03528 0.02822 3.99997 4 200}

3 _{64.52 32.26 0.81493 0.28490 0.14245 0.09497 0.07123 0.05698 8.07545 8 220}

4 _{77.65 38.83 0.95425 0.39306 0.19653 0.13102 0.09826 0.07861 11.14111 11 311}

5

Σ

No

Puncak h k l 2 θ θ α α

2

θ θ 2 α

θ Sin

2

2 θ Sin2 θ δ δ2 θ δ αδ α sin2 θ θ sin2 θ δ sin

2

θ

1 _{111 37.97 18.99} 2 4 1 1 _{2 0.37853 0.10583 3.78531 14.32858 3.78531 7.57062 0.21167 0.10583 0.40061}

2 _{200 44.13 22.07} 4 16 0 0 _{0 0.48482 0.14112 4.84818 23.50485 0.00000 19.39272 0.56448 0.00000 0.68417}

3 _{220 64.52 32.26} 8 64 0 0 _{0 0.81493 0.28490 8.14931 66.41132 0.00000 65.19451 2.27922 0.00000 2.32176}

4 _{311 77.65 38.83} 10 100 1 1 _{10 0.95425 0.39306 9.54254 91.06009 9.54254 95.42541 3.93059 0.39306 3.75078}

Metode cohen dan cramer

∑ α sin2 _{θ = C ∑ α}2 _{+ B ∑ αγ + A ∑ αδ} ∑ γ sin2 θ = C ∑ αγ + B ∑ γ2+ A ∑ γδ

∑ δ sin2 _{θ = C ∑ αδ + B ∑ γδ + A ∑ δ}2

Keterangan : a, b, c = parameter kisi, α = h2 + k2 ,

γ = l2 , δ = 10 sin2 2θ ,

A = D/10, B = λ2/(4c2) , C = λ2/(4a2)

A = ) * * * *

+ ,, - ". ,-!,.

- - . ./! !

". ,-!,. . ./! ! -#0 #"#,.12 2 2 2 3 = ) * * * *

+4 /#"/ # 0##", 4 !-" 12

2 2 2 3

Dari matriks A di atas diperoleh determinan (D) = 1035.3503

5 ) * * * *

+ ,, 4 /#"/ ". ,-!,.

- # 0##", . ./! !

". ,-!,. 4 !-" -#0 #"#,.12 2 2 2 3 = ) * * * *

+4 /#"/ # 0##", 4 !-" 12

2 2 2 3

Dari matriks B tersebut, diperoleh e B = 34.780874;

B = e B₆ = 0.0335933; Parameter kisi c = 78_9: = 4.203 Å

; ) * * * *

+4 /#"/ - ". ,-!,.

# 0##", - . ./! !

4 !-" . ./! ! -#0 #"#,.12 2 2 2 3 = ) * * * *

+4 /#"/ # 0##", 4 !-" 12

2 2 2 3

Dari matriks C di atas diperoleh e C = 34.590058 B = e_<: = 0.033409

Parameter kisi a=b = =>_9< = 4.214 Å

dengan cara yang sama diperoleh parameter kisi untuk film LiNbO3 yang lainnya yaitu :

Film LiNbO3 1 M annealing 15 jam: a=b= 4,052 Å , c= 4,065 Å Film LiNbO3 1 M annealing 22 jam: a=b= 4,017 Å , c= 4,008 Å Film LiNbO3 2 M annealing 22 jam : a=b= 4,018 Å , c= 4,027 Å

Mencari indeks bias dapat menggunakan persamaan n = 1

1 , R merupakan reflektansi maksimum yang dapat diperoleh dari kurva persen reflektansi terhadap. panjang gelombang. Contoh perhitungannya sebagai berikut. Misalkan pada kurva persen reflektansi film LiNbO3 1 jam annealing, dari kurva tersebut reflektansi maksimum pada panjang gelombang 450 nm dengan persen reflektansi sebesar .9 %.

n = ? ?@@_{? ?@@}

= _{? BC}A = 1.93

Energy gap diperoleh dengan cara memplot kurva (αhν)2 _{terhadap energi.}

Keterangan: α = koefisien absorbansi, ν = frekuensi, energi = h.c/λ, h= konstanta planck ( 6.63 x 1034 J.s) , c= kecepatan cahaya (2,998 x 108 m/s).