Sintesis Bahan Piezoelektrik Ba0.5Na0.5TiO3 – BaTiO3 dan Penambahan Gd2O3 dengan Metode Solid State Reaction

SINTESIS BAHAN PIEZOELEKTRIK Ba0.5Na0.5TiO3 – BaTiO3
DAN PENAMBAHAN Gd2O3 DENGAN METODE SOLID
STATE REACTION

VINO FERNANDO

DEPARTEMEN FISIKA
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM
INSTITUT PERTANIAN BOGOR
BOGOR
2013

ABSTRAK
VINO FERNANDO. Sintesis Bahan Piezoelektrik Ba0.5Na0.5TiO3 – BaTiO3 dan
Penambahan Gd2O3 dengan Metode Solid State. Dibimbing oleh M. NUR INDRO
dan SYAFANDI AHDA.
Sintesis bahan piezoelektrik BNT – BT dan penambahan Gd2O3 telah
dilakukan dengan menggunakan metode solid state reaction. Sintesis BNT – BT
menghasilkan struktur kristal perovskite dengan variasi % mol BT 3%, 7%, 12%.
Pada pola difraksi penambahan 7% BT menunjukkan adanya dua puncak ((002)
dan (200)) yang saling berdekatan (overlapping) yang mengindikasikan adanya

tranformasi fasa dari rhombohedral ke tetragonal (MPB). Sintesis BNT – BT
dengan penambahan Gd2O3 juga mengahasilkan struktur kristal perovskite dengan
variasi % berat Gd2O3 0.4%, 0.7%, 1%, 3%, 6%. Pada pola difraksi penambahan
0.4% Gd2O3 menunjukkan adanya puncak yang overlapping. Pada komposisi ini
terjadi perubahan fasa dari rhombohedral ke tetragonal. Pada komposisi 0.4% 0.7% terjadi penurunan harga c/a yang cukup tajam yang mengindikasikan bahwa
pada komposisi ini daerah Morphotropic Phase Boundary (MPB) dari BNT – BT
– Gd2O3.
Kata kunci : BNT – BT – Gd2O3, MPB, piezoelektrik, rhombohedral, tetragonal.

ABSTRACT
VINO FERNANDO. Synthesis of Lead – free Piezoelectric Ba0.5Na0.5TiO3 –
BaTiO3 and Addition Gd2O3 by Solid State Reaction Method. Supervised by M.
NUR INDRO and SYAHFANDI AHDA.
The synthesis of lead – free piezoelectric BNT – BT and addition Gd2O3
have done using solid state reaction. Synthesis of BNT – BT get a perovskite
struktur with variation of % mol BT 3%, 7%, 12%. Diffraction pattern of 7% BT
showed two peak ((002) and (200)) overlapping that is indicate transformation of
phase from rhombohedral to tetragonal (MPB). Synthesis BNT – BT with addition
Gd2O3 also a get perovskite struktur with variation of % weight Gd2O3 0.4%,
0.7%, 1%, 3%, 6%. Diffraction pattern of 0.4% Gd2O3 showed overlapping peak.

At this komposition happen phase change from rhombohedral to tetragonal. At
0.4% - 0.7% komposition happen down significan point of c/a that is indicate in
the komposition MPB of BNT – BT – Gd2O3.
Keyword : BNT – BT – Gd2O3, MPB, piezoelectric, rhombohedral, tetragonal.

SINTESIS BAHAN PIEZOELEKTRIK Ba0.5Na0.5TiO3 – BaTiO3
DAN PENAMBAHAN Gd2O3 DENGAN METODE SOLID
STATE REACTION

VINO FERNANDO

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
2013

Judul Skripsi : Sintesis Bahan Piezoelektrik Ba0.5Na0.5TiO3 – BaTiO3 dan
Penambahan Gd2O3 dengan Metode Solid State Reaction
Nama
: Vino Fernando
NIM
: G74090016

Disetujui oleh

Drs. M.N. Indro, M.Sc.
Pembimbing I

Drs. Syahfandi Ahda, M.T.
Pembimbing II

Diketahui oleh

Dr. Akhiruddin Maddu
Ketua Departemen Fisika

Tanggal Lulus:

PRAKATA
Puji dan syukur penulis ucapkan kehadirat Allah SWT yang telah
melimpahkan rahmat dan karunia-Nya, sehingga penulis dapat menyelesaikan
usulan penelitian ini dengan judul “Sintesis Bahan Piezoelektrik Bi0.5Na0.5TiO3
– BaTiO3 dan Penambahan Gd2O3 dengan Metode Solid State Reaction”.
Tugas ini disusun sebagai salah satu syarat melakukan penelitian dan memperoleh
gelar sarjana Sains di Departemen Fisika, Fakultas Matematika dan Ilmu
Pengetahuan Alam, Institut Pertanian Bogor.
Pada kesempatan ini penulis mengucapkan terima kasih kepada:
1.
Bapak Drs. M.N. Indro, M.Sc. dan Drs. Syahfandi Ahda, M.T. selaku dosen
pembimbing yang telah memberikan bimbingan dan motivasi kepada
penulis.
2.
Staf dan karyawan PT BIN, BATAN Serpong yang membimbing dan

meluangkan waktunya kepada penulis dalam proses penyusunan skripsi ini.
3.
Kepada kedua orang tua Pirin dan Sri Yanti Herlini, kakak Anggi Aprianto,
adik Herik Kiswantoro, dan Fuja Aprianto yang selalu memberikan doa dan
semangat.
4.
Teman-teman fisika khususnya angkatan 46, serta teman-teman sepergaulan
yang telah banyak membantu penulis dan selalu memberikan semangat.
Semoga skripsi ini dapat bermanfaat. Saran dan kritik yang membangun
sangat penulis harapkan untuk pengembangan yang lebih baik.

Bogor, April 2013
Vino Fernando

DAFTAR ISI
DAFTAR TABEL

vi

DAFTAR GAMBAR

vi

DAFTAR LAMPIRAN

vi

PENDAHULUAN

1

Latar Belakang

1

Perumusan Masalah

1

Tujuan Penelitian

2

TINJAUAN PUSTAKA

2

Piezoelektrik

2

Perovskite

2

Bismuth Natrium Titanate (BNT), Barium Titanate (BT) dan Gadolonium
(Gd2O3)

3

Morphotropic Phase Boundary (MPB)

3

X - Ray Diffraction (XRD)

3

Solid State Reaction

4

METODE

5

Bahan

5

Alat

5

Prosedur Penelitian

6

HASIL DAN PEMBAHASAN
Analisis Kemurnian Bahan

8
8

Sintesis BNT - BT

10

Analisis struktur BNT - BT

11

Sintesis BNT - BT - Gd2O3

12

Analisis struktur BNT - BT - Gd2O3

13

SIMPULAN DAN SARAN

15

Simpulan

16

Saran

16

DAFTAR PUSTAKA

16

LAMPIRAN

18

RIWAYAT HIDUP

24

DAFTAR TABEL
1
2
3

Massa bahan ditimbang dengan variasi mol dari BT (3%, 7%, 12%)
Massa bahan dasar berdasarkan variasi % berat Gd2O3
Harga parmeter kisi rhombohedral dan tetragonal

6
7
15

DAFTAR GAMBAR
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12

Efek piezoelektrik
Kristal perovskite
Diagram fasa BNT – BT
Diffraksi Bragg
Proses difusi pada proses solid state reaction
Diagram waktu proses sintering
Pola difraksi sinar – x untuk berbagai bahan dasar
Pola difraksi bahan dasar dibandingkan dengan pola difraksi
BNT – BT dan pola difraksi dari literatur
Pola difraksi BNT-BT. (a) 2 theta 31.50 – 33.50 (110). (b) 2 theta
460 – 480 (002)
Pola difraksi BNT – BT – Gd2O3
Pola difraksi BNT – 7% BT dan BNT – BT – Gd2O3 pada 2 theta
460 – 480 dengan bidang (002)
Perbandingan harga parameter kisi (c/a)

2
2
3
4
5
7
8
10
11
13
14
15

DAFTAR LAMPIRAN
1
2
3
4
5
6
7

Diagram Alir BNT - BT
Diagram Alir Sintesis BNT – BT – Gd2O3
Pola difraksi bahan dasar dibandingkan dengan data JCPDS
Foto alat penelitian
Foto bahan – bahan penelitian
Foto BNT – BT
Foto BNT – BT – Gd2O3

18
19
20
22
22
23
24

PENDAHULUAN
Latar Belakang
Material piezoelektrik adalah material yang mampu memproduksi medan
listrik ketika dikenai tekanan atau regangan. Sebaliknya, jika medan listrik
diterapkan, maka material tersebut akan mengalami regangan atau tekanan
mekanis.1 Dalam bidang instrumentasi, material piezoelektrik sangat banyak
digunakan sebagai aktuator atau sensor. Dalam bidang komunikasi, material
piezoelektrik diaplikasikan untuk komunikasi bawah air. Selain itu material
piezoelektrik ini juga diaplikasikan sebagai pembangkit tenaga listrik karena
sifatnya yang mampu memproduksi medan listrik, salah satu contohnya adalah
pada stasiun kereta api di Jepang.2
Material piezoelektrik yang umum digunakan adalah bahan yang berasal
dari kelompok Lead Zirconium Titanate (PZT), PbZrTiO3, karena mempunyai
sifat piezoelektrik dan sifat dielektrik yang baik. PZT sendiri memiliki konstanta
piezoelektrik d33 = 720 pC/N.3 Akan tetapi, PZT mengandung timbal (Pb) yang
bersifat racun sehingga tidak ramah lingkungan.
Bismuth Natrium Titanate (BNT), (Bi0.5Na0.5TiO3), merupakan material
yang bersifat ferroelektrik dengan struktur perovskite.4 BNT juga mempunyai
sifat piezoelektrik yang cukup baik. BNT merupakan salah satu kandidat kuat
bahan piezolektrik yang bisa menggantikan PZT dan bahan ini tidak beracun.
Untuk meningkatkan sifat piezoelektrik pada BNT, dilakukan doping pada BNT,
misalnya menambahkan dopan BaTiO3 (BT). BNT – BT memilki konstanta
piezoelektrik d33 = 155 pC/N.5 Selain penambahan BT pada BNT, bahan yang
sering juga digunakan untuk meningkatkan sifat piezoelektrik dari BNT adalah
Bi0.5K0.5TiO3 (BKT).4 BNT – BKT memiliki konstanta piezoelektrik d33 = 112
pC/N.4
Dalam upaya meningkatkan sifat piezoelektrik dari BNT – BKT, telah
dilakukan penambahan Gd2O3 pada BNT – BKT.6 BNT – BKT – Gd2O3 memiliki
konstanta piezoelektrik 137 pC/N, energi koersif Ec = 5.1 kV/mm dan polarisasi
remanent Pr = 27.5 µC/cm3.6 Pada sintesis BNT – BKT – Gd2O3 terlihat bahwa
dengan penambahan Gd2O3 konstanta piezoelektrik dari BNT – BKT mengalami
peningkatan.
Pada penelitian ini dilakukan penambahan Gd2O3 pada BNT-BT, untuk
meningkatkan sifat piezoelektrik dari BNT – BT. Metode yang digunakan pada
penelitian ini adalah solid state reaction. Pemilihan metode ini dikarenakan
metode ini bisa menghasilkan material piezoeektrik yang cukup baik dan proses
pengerjaannya relatif mudah.
Perumusan Masalah
1. Bagaimanakah struktur kristal dari Bi0.5Na0.5TiO3 – BaTiO3 – Gd2O3 (BNT
– BT – Gd2O3) ?
2. Apakah penambahan Gd2O3 pada Bi0.5Na0.5TiO3 – BaTiO3 dapat merubah
parameter kisi dari Bi0.5Na0.5TiO3 – BaTiO3 ?

2
Tujuan Penelitian
1. Sintesis Bi0.5Na0.5TiO3 – BaTiO3 dan Bi0.5Na0.5TiO3 – BaTiO3 – Gd2O3.
2. Mengidentifikasi struktur kristal hasil sintesis Bi0.5Na0.5TiO3 – BaTiO3 dan
Bi0.5Na0.5TiO3 – BaTiO3 – Gd2O3 dengan karakterisasi x – ray diffraction
(XRD).
3. Menganalisis perubahan parameter kisi pada Bi0.5Na0.5TiO3 – BaTiO3
akibat penambahan Gd2O3.

TINJAUAN PUSTAKA
Piezoelektrik
Efek piezoelektrik terdiri atas direct piezoelectrik effect dan converse
piezoelectrik effect. Direct piezoelectrik effect merupakan efek piezoelektrik yang
mengubah regangan atau tekanan mekanik menjadi tegangan listrik. Sedangkan
converse piezoelectrik effect merupakan efek piezoelektrik yang mengkonversi
tegangan listrik yang diberikan menjadi energi mekanik yang berupa regangan
atau tekanan.1 Efek piezoelektrik dapat di lihat pada Gambar 1.
Perovskite
Perovskite merupakan struktur kristal gabungan antara Face Center Cubic
(FCC) dengan Body Center Cubic (BCC). Rumus kimia dari perovskite ini adalah
ABO3, dimana A adalah kation yang paling besar, B adalah kation yang kecil dan
O adalah anion.7 Bentuk kristal perovskite dapat di lihat pada Gambar 2.
Salah satu contoh bahan piezoelektrik yang memiliki struktur perovskite

Gambar 1 Piezoelectrik effect.1

Gambar 2 Kristal perovskite.8

3

Gambar 3 Diagram fasa BNT – BT.9
adalah Bi0.5Na0.5TiO3 – Bi0.5 K0.5 TiO3 – Gd2O3 (BNT-BKT- Gd2O3).6 Struktur
kristal dari perovskite ini bersifat fleksibel dan mudah berubah bentuk.7
Bismuth Natrium Titanate , Barium Titanate dan Gadolonium (Gd2O3)
Bismuth Natrium titanate (Bi0.5Na0.5TiO3) merupakan material yang
bersifat ferroelektrik dengan struktur perovskite.4 BNT memiliki struktur kristal
rhombohedral pada suhu ruang.10 Barium titanate (BaTiO3) merupakan keramik
transduser piezoelektrik yang pertama dengan Tc = 120 oC11.
Kondisi optimum dari BNT-BT adalah pada x = 0.06, dengan nilai d33 =
155 pC/N, temperature curie Tc = 2880C dan polarisasi remanen Pr = 38.8 µC/cm2.
Jika dibandingkan dengan PZT, nilai koefisien piezoelektrik BNT-BT masih
kecil, sehingga dibutuhkan campuran yang lain untuk meningkatkan nilai
koefisien piezoelektriknya dan sifat piezoelektriknya. Diagram fasa dari BNT –
BT ditunjukkan pada Gambar 3.
Gadolonium termasuk ke dalam golongan lantanida. Gadolonium bisa
dijadikan dopan dalam sintesis bahan piezoelektrik Bi0.5Na0.5TiO3 – Bi0.5 K0.5
TiO3 (BNT - BKT) . Hal ini dikarenakan gadolonium memiliki radius yang relatif
lebih kecil (0.938 Å ) dibandingkan dengan bismuth (1.03 Å) dan natrium (1.02
Å).8
Morphotropic Phase Boundary (MPB)
MPB merupakan suatu daerah dimana dapat terjadi perubahan fasa, yaitu
dari fasa rhombohedral ke fasa tetragonal atau sebaliknya.12 MPB dapat diperoleh
dari batas komposisi antara dua fasa yang berbeda yang mempunyai struktur
perovskite.
X – ray diffractometer (XRD)
XRD merupakan alat karakterisasi yang memanfaatkan prinsip sinar – x
yang digunakan untuk mengidentifikasi struktur kristal.13 Sinar – x yang datang

4

Gambar 4 Diffraksi Bragg.13
pada bahan akan terdiffraksi sesuai dengan hukum Bragg.13 Skema terjadinya
difraksi dapat di lihat pada Gambar 4.
Hukum Bragg :

nλ = β d sin θ

(1)

Di mana :
n = Orde difraksi (n = 1,2,3,...)
λ = Panjang gelombang
d = Jarak antar bidang
θ = Sudut difraksi
Intensitas difraksi dipengaruhi oleh enam faktor yaitu faktor struktur, faktor
multiplisitas, faktor absorpsi, faktor Lorentz, faktor temperatur, faktor polarisasi.13

Di mana :

I=| |

12

(2)

F = faktor struktur
p = faktor multiplisitas
θ = sudut Bragg
= faktor polarisasi
Solid State Reaction
Solid state reaction merupakan reaksi padatan yang terjadi antar partikel,
yang dipengaruhi oleh sifat kehomogenan bahan, tekanan saat kompaksi, suhu
sintering (dibawah titik leleh bahan), dan lama waktu pemanasan.13 Pada proses
sintering terjadi pengurangan pori – pori antar partikel yang disertai dengan
perbesaran ukuran partikel sehingga terjadi proses difusi antar partikel dan
partikel akan berikatan dengan kuat antar satu sama lain.9 Skema proses difusi
partikel diperlihatkan pada Gambar 5.

5

Gambar 5 Proses difusi pada solid state reaction

METODE
Tempat dan Waktu
Penelitian ini dilaksanakan di Laboratorium Sintesis dan Preparasi Mekanik
Pusat Teknologi Bahan Industri Nuklir (PTBIN), Badan Tenaga Nuklir Nasional
(BATAN) Serpong, Tangerang Selatan, Banten. Penelitian dilaksanakan pada
bulan Desember 2012 - April 2013.
Bahan
1.
2.
3.
4.
5.

Bismuth Oksida (Bi2O3) 99.99%
Natrium Karbonat (Na2CO3) 99.99%
Titanium Oksida (TiO2) 99.99%
Barium Karbonat (BaCO3) 99.99%
Gadolonium (Gd2O3) 99.99%
Alat

1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
8.
9.

Timbangan elekronik OHAUS GALAXYTM160
Kertas timbangan
Mortar
Spatula
Dies (pencetak pelet)
Hidraulic Press CARVER (perangkat kompaksi)
Elektric Furnace (Advantee KL-600)
Wadah untuk sintering bahan
XRD (Philips x-ray diffraction)

6
Prosedur Penelitian
Preparasi bahan
Langkah awal yang dilakukan pada penelitian ini adalah mengidentifikasi
kemurnian bahan dasar yang digunakan dengan menggunakan x-ray difraction.
Pola difraksi yang terbentuk pada dasarnya akan disesuaikan dengan data yang
ada pada tabel Hanawalt (metode Hanawalt).13 Metode ini dilakukan dengan cara
membandingkan tiga puncak tertinggi pola difraksi dengan data pada tabel
Hanawalt. Selain itu, identifikasi bahan dasar juga bisa dilakukan dengan cara
mencocokkan semua puncak difraksi dengan data Joint Comite on Powder
Diffraction Standards (JCPDS).13 Panjang gelombang λ = 1.54056 Å yang
digunakan alat XRD di PTBIN-BATAN berasal dari atom target CuKα.
Intensitas – intensitas dari difraksi sinar-x mengikuti hukum Bragg terhadap
berbagai sudut difraksi (βθ), sehingga jarak antar bidang-bidang (d) dari Kristal
dapat teridentifikasi.
Metode yang dipakai pada sintesis ini adalah metode padatan. Prosesnya
diawali dengan penimbangan bahan sesuai dengan Tabel 1 dan pencampuran
bahan dasar Bi2O3, Na2CO3, TiO2, dan BaCO3.
Tabel 1 Massa bahan ditimbang dengan variasi mol dari BT (3%, 7%, 12%).
Massa (gram)
% mol BT
Bi2O3
Na2CO3
TiO2
BaCO3
3%
0.5 794
0.1345
0.4178
0.0309
7%
0.5531
0.1283
0.4159
0.0719
12%
0.5204
0.1208
0.4136
0.1226
Sintesis BNT - BT
Setelah semua bahan dicampurkan, proses selanjutnya adalah penggerusan.
Penggerusan dilakukan dengan menggunakan mortar selama 4 jam, tujuannya
agar semua bahan tercampur homogen dan menjadi lebih halus. Bahan yang telah
digerus selanjutnya dikompaksi dengan tekanan 5000 psi dengan menggunakan
dies berdiameter 0.5 cm dan 1 cm. Hal ini bertujuan agar campuran menjadi lebih
padat dan homogen.
Proses terakhir dari sintesis ini adalah sintering (pemanasan). Pada proses
ini bahan yang telah dikompaksi, dipanaskan pada suhu 1000 0C selama 4 jam.
Akan tetapi sebelum sintering, bahan terlebih dahulu dikalsinasi pada suhu 300 0C
agar pengotor yang ada pada bahan menguap. Proses kalsinasi ini dilakukan
selama 1 jam. Persamaan reaksi :
(1 - x)BNT + xBT

BNT – BT

Bi2O3 + Na2CO3 + 5 TiO2 + BaCO3
2CO2

4Bi0.5Na0.5TiO3 – BaTiO3 +

7
Karakterisasi BNT – BT
Analisis XRD
BNT – BT yang telah disintesis, selanjutnya dikarakterisasi menggunakan
(XRD). Sampel hasil sintesis ditempatkan pada suatu spesimen holder kemudian
diletakkan pada difraktometer. Karakterisasi ini dilakukan untuk mengidentifikasi
struktur kristal dari BNT – BT dan menganalisis kondisi optimum perbandingan
mol antara BNT dan BT dalam mensintesis bahan piezoelektrik.
Preparasi bahan
Prosedur yang dilakukan pada sintesis BNT – BT – Gd2O3 sama dengan
prosedur sintesis BNT – BT. Sintesis ini dilakukan dengan memvariasikan %
berat dari Gd2O3 yaitu 0.4%, 0.7%, 1%, 3%, dan 6%. Variasi berat ini
berdasarkan berat total dari BNT – BT. Massa dari masing – masing bahan dasar
ditunjukkan pada Tabel 2.
Tabel 2 Massa bahan dasar berdasarkan variasi % berat Gd2O3
Massa (gram)
% berat
Gd2O3
Bi2O3
Na2CO3
TiO2
BaCO3
Gd2O3
0.4%
2.0509
0.4758
1.5099
0.1865
0.0159
0.7%
1.5336
0.3558
1.1290
0.1394
0.0208
1%
1.0193
0.2365
0.7505
0.0927
0.0198
3%
0.7496
0.1739
0.5519
0.0681
0.0437
6%
0.7284
0.1690
0.5362
0.0662
0.0849
Sintesis BNT – BT – Gd2O3
Semua bahan dasar dicampurkan dan digerus dengan menggunakan mortar
selama 4 jam. Setelah semua bahan halus digerus, bahan kemudian dikompaksi
dengan tekanan 5000 psi dengan menggunakan dies berdiameter 0.5 cm dan 1 cm.
Proses yang selanjutnya adalah melakukan kalsinasi pada suhu 300 0C.

Gambar 6 Diagram waktu proses sintering

8
Setelah kalsinasi selama 1 jam, proses sintesis diakhiri dengan sintering pada suhu
1000 0C selama 4 jam. Proses ini bertujuan untuk pemadatan dan pematangan.
Selain itu, sintering bertujuan untuk proses reaksi kimia antar bahan dasar
sehingga menghasilkan kualitas bahan yang lebih tinggi. Proses kalsinasi dan
sintering diperlihatkan oleh Gambar 6. Persamaan reaksi :
0.95BNT + 0.05BT + Gd2O3

BNT – BT – Gd2O3

Bi2O3 + Na2CO3 + 5 TiO2 + BaCO3 + Gd2O3
– Gd2O3 + 2CO2

4Bi0.5Na0.5TiO3 – BaTiO3

Karakterisasi BNT – BT – Gd2O3
Analisis XRD
Karakterisasi menggunakan XRD dilakukan untuk melihat struktur kristal
yang terbentuk dan membandingkannya dengan struktur kristal BNT – BT serta
menganalisis pengaruh tambahan Gd2O3 pada BNT – BT.

HASIL DAN PEMBAHASAN
Analisis kemurnian bahan dasar
Bahan dasar yang digunakan adalah Ba2CO3, Bi2O3, Na2CO3, TiO2, Gd2O3.
Pola difraksi yang dihasilkan dari bahan dasar ditunjukkan pada Gambar 7.
Konfigurasi intensitas terhadap 2 theta untuk bahan dasar BaCO3 memiliki 3
puncak relatif maksimum adalah pada 2 theta BaCO3 (24.020, 240, 42.060) dan
dibandingkan dengan data yang ada pada JCPDS (23.80, 24.30, 42.520) Persentase
perbedaan antara hasil eksperimen dan data JCPDS kurang dari 0.5%, hal ini
dimungkinkan adanya pengaruh dari resolusi XRD yang digunakan. Hasil

Gambar 7 Pola difraksi sinar – x untuk berbagai bahan dasar

9
penelusuran dari data-data pada JCPDS menunjukan semua puncak eksperimen
mendekati sama dengan JCPDS nomor 41-0373. Adapaun struktur kristal yang
dimilki oleh BaCO3 memiliki struktur kristal ortorombik dengan parameter kisi a
= 6,433 Å, b = 5,314 Å, c = 8,90γ Å dan α = = = 900. Pada pola difraksi
BaCO3 terdapat puncak asing pada 2 theta 41.940 dan 60.70 (Lampiran 3). Puncak
asing ini memiliki intensitas relatif yang kecil sehingga tidak berpengaruh
terhadap kemurnian bahan. Munculnya puncak asing ini kemungkinan berasal dari
kontaminan pada saat proses identifikasi kemurnian bahan dengan XRD. Secara
keseluruhan BaCO3 yang digunakan pada penelitian ini memiliki kemurnian yang
bagus.
Berdasarkan data JCPDS 41-1449, struktur kristal dari Bi2O3 berupa
monoklinik dengan parameter kisi a = 5,849 Å, b = 8,169 Å, c = 7,51β Å, α = =
900, dan = 11β,980. Puncak-puncak tertinggi yang dihasilkan dari pola difraksi
Bi2O3 (27.220, 32.980, 26.980) memiliki kesamaan dengan puncak – puncak
tertinggi pada data JCPDS (27.370, 33.030, 26.990) (Lampiran 3). Persentase
perbedaan puncak tertinggi antara hasil eksperimen dan data JCPDS adalah
kurang dari 0,5%. Pada pola difraksi Bi2O3 tidak terlihat adanya puncak asing. Hal
ini menunjukkan bahwa secara kualitatif bahan BaCO3 yang digunakan memiliki
kemurnian yang baik.
Pola difraksi yang dihasilkan dari bahan Na2CO3 terlihat dari gambar 3.
Dari data JCPDS 19-1130 diketahui struktur kristal Na2CO3 adalah monoklinik.
Parameter kisinya adalah a = 8,907 Å, b = 5,239 Å, c = 6,04γ Å dan α = = 900,
= 101,00. Jika dibandingkan dengan data JCPDS, terlihat bahwa puncak –
puncak tertinggi dari Na2CO3 (30.480, 38.320, 35.520) memiliki kesamaan dengan
puncak – puncak tertinggi pada JCPDS (30.80, 38.090, 35.30) (Lampiran 3).
Persentase perbedaan hasil eksperimen dan data JCPDS kurang dari 0,5%. Pada
pola difraksi Na2CO3 tidak terlihat adanya puncak asing, sehingga dapat
disimpulkan bahwa secara kualitatif Na2CO3 memiliki kemurnian yang baik.
Pada bahan TiO2, pola difraksi yang dihasilkan memiliki kesamaan dengan
data JCPDS 21-1272 (Lampiran 3). Tiga puncak tertinggi dari TiO2 (25.40, 48.10,
37.860) sama dengan tiga puncak tertinggi pada data JCPDS (25.20, 48.090, 37.90).
Persentase perbedaan hasil eksperimen dengan data JCPDS pada bahan kurang
dari 0,5%. Pada pola difraksi TiO2 juga tidak terdapat adanya puncak asing. Hal
ini menunjukkan bahwa secara kualitatif bahan TiO2 yang digunakan memiliki
kemurnian yang baik. Berdasarkan data JCPDS, TiO2 memiliki struktur kristal
tetragonal dengan paramter kisi a = b = γ,785β Å, c = 9,51γ9 Å, α = = = 900.
Pada pola difraksi Gd2O3, terdapat tiga puncak tertinggi yaitu (28.60,
47.550, 33.150 ). Sedangkan tiga puncak tertinggi Gd2O3 pada data JCPDS 12 –
0709 adalah (28.50, 47.50, 33.090). Hal ini menunjukkan bahwa puncak pada pola
difraksi Gd2O3 memiliki kesamaan dengan puncak pada data JCPDS (Lampiran 3).
Persentase perbedaan antara hasil eksperimen dengan data JCPDS kurang dari
0.5%. Pada pola difraksi Gd2O3 tidak teridentifikasi adanya puncak asing. Kondisi
ini menunjukkan bahwa bahan dasar Gd2O3 yang digunakan memiliki kemurnian
yang bagus. Adapun struktur kristal dari Gd2O3 adalah kubus dengan parameter
kisi a = b = c = 10.81 Å dan α = = = 900.

10
Sintesis BNT – BT
Sintesis bahan piezoelektrik BNT – BT telah dilakukan dengan metode
solid state reaction (reaksi padatan). Parameter – parameter yang digunakan pada
metode ini di adopsi dari proses sintesis BNT yang pernah dilakukan di
laboratorium PTBIN. Hasil sintesis ini berupa pelet dengan diameter 0.5 cm dan 1
cm. Setiap variasi sampel menghasilkan satu pelet berdiameter 0.5 cm dan satu
pelet berdiameter 1 cm dengan massa sampel 1.5 gram. Sampel yang telah di
sintering pada suhu 10000C, selanjutnya dikarakterisasi dengan menggunakan
XRD.
Berdasarkan pola difraksi bahan dasar (Gambar 8), terlihat bahwa puncak
tertinggi TiO2, berada pada sudut 25.40, Na2CO3 pada sudut 30.440, Bi2O3 pada
sudut 27.180 dan BaCO3 pada sudut 23.90. Puncak – puncak tertinggi dari bahan
dasar ini menjadi pembanding dengan pola difraksi dari masing – masing sampel
hasil sintesa.
Pola difraksi produk sintesa terlebih dahulu dibandingkan dengan literatur
yang ada.5 Keseluruhan produk sintesa dengan penambahan BT (3%, 7%, 12%)
pada BNT menunjukkan pola difraksi yang hampir sama dengan literatur. Hal
ini membuktikan bahwa proses sintesa dengan metoda solid state reaction untuk
sampel-sampel diatas telah berhasil dilakukan. Dengan kata lain bahan-bahan
dasar telah bereaksi secara baik dan mendapatkan produk sintesa yang sesuai
dengan keinginan.
Pada pola difraksi penambahan BT 3% dan BT 7% tidak menampilkan
puncak asing, jika dibandingkan dengan literatur. sehingga rekasi padatan dapat
berjalan secara sempurna. Struktur kristal produk sintesa ini berbentuk sistm
kristal perovskite.5
Sedangkan untuk pola difraksi penambahan BT 12%, puncak – puncak
yang dihasilkan sudah menunjukkan pola difraksi dari bahan piezoelektrik dengan
struktur perovskite, sebagaimana terlihat pada puncak-puncak utamanya. Akan
tetapi, pada kondisi ini masih terdapat puncak – puncak asing yang berasal dari

Gambar 8 Pola difraksi bahan dasar dibandingkan dengan pola difraksi
BNT – BT dan pola difraksi BNT - BT dari literatur.

11
bahan dasar yaitu pada sudut 25,60 dan 47.250 dengan intensitas relatif yang kecil.
Kedua puncak ini merupakan puncak tertinggi pertama dan kedua dari TiO2,
sehingga dapat dinyatakan bahwa puncak tersebut adalah TiO2. Munculnya
puncak bahan dasar mengindikasikan bahwa bahan tidak tersintesis secara
sempurna. Selain puncak bahan dasar, juga terdapat puncak asing yang berasal
bukan dari bahan dasar yaitu pada sudut 21,20 dan 44,20. Puncak asing ini kuat
kemungkinan berasal dari kontaminan pada saat proses sintesis.
Pada pola difraksi penambahan BT 3% ke BT 7%, terlihat terjadi
pergeseran sudut (2-theta) ke arah kanan. Pergeseran sudut ke arah kanan
mengakibatkan jarak antar bidang menjadi bertambah kecil (hukum Bragg).
Pergeseran sudut juga akan merubah parameter kisi dari kristal. Sehingga dapat
dinyatakan bahwa variasi penambahan BT pada BNT dapat berpengaruh besar
pada struktur BNT.
Analisis struktur BNT – BT
Puncak-puncak pada sudut-sudut diatas (Gambar 9) memiliki sifat
kesimetrisan dan ketidak simetrisan yang sangat berguna untik mengindikasikan
bidang-bidang yang terdifraksi secara overlapping atau tidak. Adapun bidangbidang tersebut , sebagimana ditunjukkan dalam literatur adalah berupa bidang
(110), (101), (002) dan (200).8
BNT murni memiliki struktur perovskite rhombohedral dan BT memiliki
struktur perovskite tetragonal.5 Pada sistim kristal rhombohedral, bidang (110),
(101), dan (011) atau bidang (002), (200), dan (020) memiliki jarak antar bidang
(d) yang sama dan 2 theta yang sama. Pada gambar. (a) dan gambar. (b) terlihat
tiga puncak yang berbeda dengan 2 theta yang berbeda. Pada pola difraksi
penambahan BT 3%, puncak yang dihasilkan bersifat simetris pada bidang (110)
dan bidang (002). hal ini menunjukkan bahwa pada penambahan BT 3% struktur
yang dihasilkan adalah rhombohedral.

(a)
(b)
Gambar 9 Pola difraksi BNT-BT. (a) 2 theta 31.50 – 33.50 (110). (b) 2 theta
460 – 480 (002)

12
Pada sistem kristal tetragonal, jarak antar bidang dan 2 theta dari bidang
(110) dengan (101) atau bidang (002) dengan (200) berbeda. Perbedaan jarak
antar bidang ini ditunjukkan dengan adanya dua puncak yang saling berdekatan
(overlapping). Pada pola difraksi penambahan BT 7%, puncak yang terbentuk
bersifat tidak simetris. Pada daerah ini terlihat adanya dua puncak yang saling
berdekatan (overlapping) yaitu pada 2 theta 32.90 dan 330 dengan bidang (110)
dan (101) (gambar. a) dan pada 2 theta 46.95 dan 47.05 dengan bidang (002) dan
(200) (gambar b). Munculnya 2 puncak tersebut disebabkan oleh variasi
komposisi dari BT. Puncak yang berdekatan ini menunjukkan bahwa struktur dari
bahan tidak murni rhombohedral. Pada keadaan ini mulai terjadinya perubahan
fasa dari rhombohedral ke tetragonal.
Pada pola difraksi penambahan BT 12%, puncak yang terbentuk bersifat
tidak simetris. Jika dibandingkan dengan BT7%. Puncak yang berdekatan berada
pada 2 theta 32.50 dan 32.70 dengan bidang (110) dan(101) dan pada 2 theta
46.850 dan 47.050 dengan bidang (002) dan (200). Jarak antar puncak yang
berdekatan lebih besar dibandingkan pada penambahan BT 7%, sehingga selisih d
(110) dan d (101) pada penambahan BT 12% akan semakin besar. Hal ini
menunjukkan bahwa pada penambahan BT 12% struktur yang terbentuk sudah
dominan tetragonal.
Berdasarkan analisis diatas dapat disimpulkan bahwa pada penambahan
BT 3%, struktur yang terbentuk adalah rhombohedral, pada penambahan BT 7%
terjadi perubahan fasa dari rhombohedral ke tetragonal dan pada penambahan BT
12% struktur yang terbentuk lebih dominan tetragonal. Hal ini sesuai dengan
diagram fasa BNT – BT (Gambar 3).11 Pada penambahan BT 7% terjadi
perubahan struktur dari rhombohedral ke tetragonal. Pada daerah ini merupakan
daerah Morphottropic Phase Boundary (MPB). Sifat dielektrik dan sifat
piezoelektrik yang baik terjadi di daerah MPB.5 Sebagaimana sebelumnya pernah
dilakukan oleh Chenggang xu yang menunjukkan bahwa pada daerah MPB harga
parameter – parameter piezoelektrik bernilai maksimum.5
Sintesis BNT – BT – Gd2O3
Metode yang digunakan pada sintesis BNT – BT – Gd2O3 ini sama dengan
metode pada sintesis BNT – BT. Parameter yang dipakai pada sintesis ini juga
sama dengan parameter pada sintesis BNT – BT. Sintesis ini dilakukan dengan
memvariasikan % berat dari Gd2O3. Sintesis ini mengacu pada sintesis BNT – 7%
BT, karena pada komposisi ini merupakan daerah MPB dari BNT – BT. Hasil
sintesis ini berupa pelet dengan diameter 0.5 cm dan 1 cm. Beberapa variasi
sampel menghasilkan jumlah pelet yang berbeda – beda (3 - 5) buah pelet. Hal ini
dikarenakan massa Gd2O3 yang digunakan sangat kecil sehingga massa dari setiap
variasi harus diperbesar untuk meminimalisasi pengurangan Gd2O3 pada saat
penimbangan.
Pola difraksi hasil sintesis terlebih dahulu dibandingkan dengan pola
difraksi pada literature (Gambar 10).8 Pada literatur, sintesis yang dilakukan
adalah BNT – BKT – (0.4% wt)Gd2O3. Secara keseluruhan semua variasi sampel
(0.4%, 0.7%, 1%, 3%, 6%) memiliki puncak – puncak yang sama dengan puncak
– puncak pada pola difraksi literatur. Hal ini menunjukkan bahwa masing –

13

Gambar 10 Pola difraksi BNT – BT – Gd2O3
masing sampel telah bereaksi dengan baik dan mendapatkan hasil sintesa yang
baru. Struktur kristal hasil sintesa ini berbentuk sistem kristal perovskite.8
Pada pola difraksi penambahan Gd2O3 (0.4%, 0.7%, 1%), tidak
teridentifikasi adanya puncak asing yang muncul, hal ini menunjukkan bahwa
campuran bahan dasar dengan Gd2O3 tersintesis dan bereaksi dengan baik. Pada
penambahan 3% Gd2O3 dan 6% Gd2O3, puncak – puncak yang dihasilkan secara
keseluruhan sama dengan puncak – puncak pada literatur dengan struktur
perovskite. Akan tetapi, pada komposisi ini teridentifikasi adanya puncak asing
yang muncul.
Pada pola difraksi penambahan 3% Gd2O3, terlihat munculnya satu puncak
asing yaitu pada 2 theta 30.40. Jika dibandingkan dengan puncak – puncak
tertinggi dari bahan dasar, puncak tersebut mengindikasikan puncak bahan dasar
Na2CO3 (30.440). Munculnya puncak bahan dasar mengindikasikan bahwa bahan
tidak tersintesis dengan sempurna. Pada penambahan 6% Gd2O3 juga
teridentifikasi adanya satu puncak asing yaitu pada 2 theta 20.150. Jika dilihat dari
puncak – puncak tertinggi bahan dasar, puncak asing ini tidak mewakili puncak –
puncak tertinggi dari bahan dasar, sehingga besar kemungkinan puncak ini berasal
dari kontaminan pada saat proses sintesis.
Analisis struktur BNT – BT – Gd2O3
Pada penambahan 0.4% Gd2O3 (Gambar 11), puncak yang terbentuk bersifat
tidak simetris. Pada daerah ini terlihat adanya dua puncak yang saling berdekatan
(overlapping) yaitu pada 2 theta 46.850 dan 470. Pada puncak yang overlapping
menunjukkan bahwa terdapat dua bidang yang sangat berdekatan (002) dan (200),
sehingga jarak antar bidang dari masing – masing bidang berbeda.15 Perbedaan ini
mengindikasikan bahwa fasa yang terbentuk tidak murni rhombohedral. Pada
puncak overlapping ini mengindikasikan terjadinya transformasi fasa dari
rhombohedral ke tetragonal.

14
Pada pola difraksi penambahan 0.7% dan 1% Gd2O3 (Gambar 11), tidak
teridentifikasi adanya puncak yang overlapping. Pada komposisi ini puncak pola
difraksi yang terbentuk bersifat simetris pada bidang (002). Hal ini menunjukkan
bahwa pada penambahan 0.7% dan 1% Gd2O3 struktur kristal yang terbentuk
adalah rhombohedral.
Bidang (002) pada penambahan 0.4% Gd2O3 berada pada 2 theta 46.850.
Pada penambahan 0.7% Gd2O3, bidang (002) berada pada 2 theta 46.650.
Sedangkan pada penambahan 1% Gd2O3, bidang (002) berada pada 2 theta 46.400.
hal ini mengindikasikan bahwa telah terjadi pergeseran 2 theta pada bidang (002)
seiring dengan penambahan Gd2O3 pada BNT – BT. Semakin besar % berat
Gd2O3 yang diberikan, maka 2 theta dari bidang (002) semakin kecil dan jarak
antar bidang (002) akan semakin besar.
Pada penambahan 3% dan 6% Gd2O3, terlihat bahwa puncak yang
dihasilkan bergeser kearah kanan. Keadaan ini bertolak belakang dengan
penambahan 0% - 1% Gd2O3. Hal ini disebabkan oleh penambahan Gd2O3 yang
cukup banyak pada BNT – BT. Pada penambahan 3% dan 6% Gd2O3, tidak
terlihat jelas adanya puncak yang overlapping. Pada penambahan 3% dan 6%
Gd2O3 puncak pola difraksi yang terbentuk bersifat simetris pada bidang (002).
Kondisi ini menunjukkan bahwa pada penambahan 3% dan 6% Gd2O3 struktur
kristal yang terbentuk adalah rhombohedral.
Dengan indikasi adanya fasa rhombohedral dan tetragonal, kita dapat
menentukan parameter kisi dengan menggunakan rumus berikut :
, (rhombohedral).12

Gambar 11 Pola difraksi BNT – 7% BT dan BNT – BT – Gd2O3
pada 2 theta 460 – 480 dengan bidang (002)

15

Gambar 12 Perbandingan harga parameter kisi (c/a)
,

(tetragonal).12

a, c, = parameter kisi
h, k, l = indeks miller dari bidang refleksi
Tabel 3 Harga parmeter kisi rhombohedral dan tetragonal
Rhombohedral
Tetragonal
% Gd 2O3
0
a (Å)
α( )
a (Å)
c (Å)
0
3.8543
89.760
3.8464
3.8553
0.4
3.8726
89.733
3.8635
3.8747
0.7
3.8911
90.040
3.8924
3.8864
1
3.9145
90.041
3.9159
3.9102
3
3.8864
90.005
3.8866
3.8864
6
3.8864
90.177
3.8924
3.8825
Harga parameter kisi (a) dari rhombohedral dan tetragonal mengalami
kenaikan seiring dengan penambahan komposisi Gd2O3 (0%, 0.4%, 0.7%, 1%).
Hal ini disebabkan karena jarak antar bidang (d) dari BNT – BT – Gd2O3
meningkat seiring dengan penambahan Gd2O3. Pada penambahan 3% dan 6%
Gd2O3, harga parameter kisinya menurun dibandingkan dengan harga parameter
kisi pada penambahan 1% Gd2O3. Hal ini disebabkan oleh penambahan Gd2O3
yang cukup banyak sehingga puncak pola difraksinya bergeser ke kanan (2 theta
semakin besar) dan jarak antar bidang semakin kecil.
Gambar 12 mempresentasikan perbandingan harga parameter kisi (c)
dengan (a) dari hasil kalkukasi parameter kisi dengan menggunakan persamaan
tetragonal. Teknik perbandingan harga parameter kisi ini sebelumnya telah
dipakai oleh Takafumi Maeda untuk menentukan daerah MPB dari bahan
piezoelektrik.16 Pada penambahan 0.4% Gd2O3 dan 0.7% Gd2O3 terlihat grafik
yang mengalami penurunan nilai c/a yang tajam. Sedangkan pada penambahan
1%, 3%, dan 6% Gd2O3, grafik yang dihasilkan cendrung bersifat asimtotik.
Adanya penurunan nilai c/a yang tajam pada penambahan 0.4% Gd2O3 dan 0.7%
Gd2O3 menunjukkan bahwa pada rentang komposisi inilah daerah MPB berada.16

16
SIMPULAN DAN SARAN
Simpulan
Sintesis bahan piezoelektrik BNT – BT dan sintesis BNT – BT – Gd2O3
dengan metode solid state reaction menghasilkan struktur perovskite. Sintesis ini
dilakukan dalam beberapa tahapan yaitu preparasi bahan, penggerusan, kompaksi,
kalsinasi, sintering dan karakterisasi sampel. Hasil sintesis ini berupa pelet dengan
diameter 0.5 cm dan 1 cm.
Bahan dasar yang digunakan pada sintesis BNT – BT dan BNT – BT –
Gd2O3 memiliki kemurnian yang bagus dan layak digunakan untuk proses sintesis
ini. Sintesis BNT – BT menghasilkan sampel berupa pelet sebanyak dua buah
setiap variasi. Sintesis BNT – BT – Gd2O3 menghasilkan sampel berupa pelet 3 –
5 buah untuk setiap variasi.
Sintesis BNT dengan penambahan 3% BT memiliki struktur kristal
rhombohedral. Pada penambahan 7% BT terjadi transformasi fasa dari
rhombohedral ke tetragonal (MPB). Pada komposisi penambahan 12% BT
struktur kristal yang terbentuk adalah dominan tetragonal.
Sintesis BNT – BT – Gd2O3 mengacu pada sintesis BNT – 7% BT. Pada
penambahan 0%, 0.4%, 0.7%, 1% Gd2O3 harga parameter kisinya semakin besar
seiring dengan penambahan Gd2O3. Pola difraksi XRD pada BNT – BT dengan
penambahan 0.4% Gd2O3 menunjukkan terjadinya transformasi fasa dari
rhombohedral ke tetragonal. Pada penambahan 0.7% dan 1% Gd2O3, struktur
kristal yang terbentuk adalah rhombohedral. Penambahan 3% dan 6% Gd2O3
menghasilkan struktur kristal rhombohedral. Pada sintesis BNT – BT – Gd2O3,
daerah MPB berada pada komposisi 0.4% - 0.7% Gd2O3. Pada komposisi ini
terjadi penurunan harga c/a yang cukup tajam.
Saran
Perlu adanya analisa dengan Scanning Electron Microscope (SEM) untuk
melihat morfologi dari bahan. Untuk melihat daerah MPB pada sintesis bahan
piezoelektrik BNT – BT – Gd2O3 perlu dilakukan pengamatan pada komposisi
0.4% - 0.7% Gd2O3. Perlu dilakukan pengamatan lanjut pada variasi 1% - 6%
Gd2O3 untuk melihat perubahan struktur yang terjadi. Analisa struktur dengan
metode Rietveld sangat dibutuhkan untuk melihat struktur kristal bahan dengan
lebih valid. Untuk penelitian selanjutnya disarankan untuk mengukur konstanta
dielektrikum, suhu curie, pengukuran kurva histerisis dan konstanta piezoelektrik
dari BNT – BT – Gd2O3.

DAFTAR PUSTAKA
1. Sanusi, Muhammad. The converter circuit for piezoelectrik power generation.
[tesis]. 2009. Malaysia. Faculty of Electronic and Computer Engineering,
Universiti Teknikal Malaysia Melaka.
2. Jatiningasih, Asni. Disko sambil mengahsilkan energi listrik, mengapa tidak ?
[internet]. [diacu pada 6 maret 2013]. 2010. Tersedia dari :

17
http://majalahenergi.com/forum/energi-baru-dan-terbarukan/bentuk-energibaru/disko-sambil-menghasilkan-energi-listrik-mengapa-tidak.
3. Cao, Y., G. Sheng, J. X. Zhang, S. Choudhury, Y. L. Li, C. A. Randall, and L.
Q. Chen. Piezoelectric response of single-crystal PbZr1−xTixO3 near
morphotropic phase boundary predicted by phase-field simulation. Applied
phisics letters 2010, 97.
4. Seifert, Klaus. Lead – free piezoelectric ceramics. [disertasi]. 2010.
Monchengladbach. Vom Fachbereich Material- und Geowissenschaften der
Technischen Universität Darmstadt.
5. Xu, Chenggang, dkk. Structure, electrical properties and depolarization
temperature of (Bi0.5Na0.5)TiO3 – BaTiO3 lead-free piezoelectric ceramics.
Solid state sciences, 2007, vol 10 (934 – 940).
6. Fu, Peng dkk. Gd2O3 doped 0.82Bi0.5Na0.5TiO3–0.18Bi0.5K0.5TiO3 lead-free
piezoelectric ceramics. Materials and Design, 2012, 35 (276 - 280).
7. Pena, M.A dan J.L.G. Fierro. Chemical struktur and performance of
perovskite oxides. Chem 2001, 101 (1981 - 2017).
8. Hsiao-Lin, Wang. Structure and Dielectric Properties of Perovskite - Barium
Titanate (BaTiO3). 2002. San Jose State University.
9. Bretos, Inigo dkk. Evidence of morphotropic phase boundary displacement in
lead-free (Bi0.5Na0.5)1−xBaxTiO3 polycrystalline thin films. Materials letters,
2011, 65 (2714 - 2716). Institut Ciencia de Materials de Madrid.
10. Moharana, Prajna Lipsa. Synthesis and characterization of BNT ferroelectric
ceramic by auto – combustion technique. [disertesi]. 2012. Rourkela.
Department of Physics, National Institute of Technology.
11. Haertling, Gene H. Ferroelectric cermics:History and technology. J.Am.
Ceram. Soc, 1999 vol 4 No 4 (797 - 818).
12. Ibrahim, Abdel-Baset M.A dkk. Morphotropic phase boundary in
ferroelectric materials. Ferroelectrics – Physical Effects. 2011. School of
Physics and Material Sciences, Faculty of Applied sciences, Universiti
Teknologi MARA, Selangor.
13. Cullity, B.D. Element of X – Ray Difraction. Addison – wesley publishing.
1956. United states of America.
14. Ahda, Syahfandi. Synthesis of lead free piezoelectric BNT ceramic using solid
state reaction method. LIPI 452, 2010. Center for Technology of Nuclear
Industry Materials-National Nuclear Energy Agency
15. Fu, Peng dkk. Piezoelectric, ferroelectric and dielectric properties of Sm2O3 –
doped (Bi0.5Na0.5)0.94Ba0.06TiO3 lead – free ceramics. 2010. Materials
Chemistry and Physic 124 (1065 - 1070). Liaocheng University.
16. Maeda, Takafumi dkk. Piezoelectric properties of Li – Doped
(K0.48Na0.52)NbO3 ceramics synthesized using hydrothermally – derivered
KNbO3 and NaNbO3 fine powders. Japanese Journal of Applied Physics 51.
2012. The University of Tokyo.

18
Lampiran 1 Diagram Alir Sintesis BNT - BT

19
Lampiran 2 Diagram Alir Sintesis BNT – BT – Gd2O3

20
Lampiran 3. Pola difraksi bahan dasar dibandingkan dengan data JCPDS

21

22
Lampiran 4 Foto alat penelitian

Mortar

Hidraulic Press CARVER

Electric Furnace

x – diffraction (XRD)

Lampiran 5 Foto bahan – bahan penelitian

(Bi2O3) 99.99%

(Na2CO3) 99.99%

(TiO2) 99.99%

23

(BaCO3) 99.99%

(Gd2O3) 99.99%

Lampiran 6 foto BNT - BT

0.97 BNT – 0.03BT

0.88 BNT – 0.12 BT

0.93 BNT – 0.07 BT

24
Lampiran 7 foto BNT – BT – Gd2O3

0.95 BNT – 0.05 BT – 0.4% wt Gd2O3

0.95 BNT – 0.05 BT – 1% wt Gd2O3

0.95 BNT – 0.05 BT – 6% wt Gd2O3

0.95 BNT – 0.05 BT – 0.7% wt Gd2O3

0.95 BNT – 0.05 BT – 3% wt Gd2O3

25

RIWAYAT HIDUP
Penulis dilahirkan di Balai selasa, Ranah
pesisir pada tanggal 14 januari 1991. Penulis
merupakan anak kedua dari empat bersaudara
pasangan Bapak pirin dan Ibu Sri yanti. Penulis
memulai jenjang pendidikan formal di Sekolah
Dasar Negeri No. 13 Lengayang dan lulus pada
tahun 2003. Kemudian penulis melanjutkan
pendidikan di Madrasah Tsanawiyah Negeri Ranah
Pesisir dan lulus pada tahun 2006 serta
melanjutkan pendidikan di Sekolah Menengah
Atas Negeri 1 Ranah pesisir dan lulus pada tahun
2009. Pada tahun 2009 penulis diterima di IPB melalui jalur Undangan Seleksi
Masuk Institut Pertanian Bogor (USMI). Penulis diterima di Departemen Fisika,
Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam. Selama menjalani pendidikan
di IPB penulis pernah aktif di UKM sepak bola IPB dan dibeberapa kepanitiaan di
IPB. Selain itu penulis juga pernah aktif menjadi asisten pratikum di Departemen
Fisika IPB.