9
3 METODE
Penelitian ini dilakukan di Laboratorium Fisika Material dan Spektroskopi Departemen Fisika, Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam, Institut
Pertanian Bogor dan di Laboratorium Fisika Material Departemen Fisika, Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam, Institut Teknologi Bandung. Penelitian
ini dilaksanakan dari Agustus 2014 sampai dengan Maret 2015. Bahan yang digunakan pada penelitian ini adalah bubuk Lithium Asetat [LiO
2
C
2
H
3
], bubuk Tantalum Oksida [Ta
2
O
5
], pelarut 2-metoksietanol [C
3
H
8
O
2
], substrat Si 100 tipe- p, deionized water, aseton PA [CH
3
COCH
3
, 58.06 gmol], metanol PA [CH
3
OH, 32.04 gmol], asam florida HF, kaca preparat, pasta perak, kawat tembaga halus,
dan alumunium foil. Dalam penelitian ini film tipis LiTaO
3
dibuat dengan metode chemical solution deposition CSD yang telah lama dikembangkan untuk penumbuhan
perovskite thin film. Metode ini memiliki keunggulan yaitu prosedurnya mudah, biayanya relatif ekonomis, dan mendapatkan hasil yang bagus. Metode chemical
solution deposition CSD merupakan metode pembuatan film dengan cara pendeposisian larutan bahan kimia di permukaan substrat, kemudian dipreparasi
dengan spin coating pada kecepatan 3000 rpm selama 30 detik setiap penetesan larutan LiTaO
3
.
Gambar 3.1 Proses annealing Proses annealing dilakukan secara bertahap menggunakan furnace Vulcan
TM
3-130. Annealing berfungsi untuk mendifusikan larutan LiTaO
3
dengan substrat silikon yang dimulai dari suhu ruang kemudian dinaikkan hingga suhu annealing
yaitu 550
o
C, 600
o
C, 650
o
C, 700
o
C, 750
o
C dan 800
o
C dengan kenaikan suhu 1,7
o
Cmenit dan ditahan konstan selama 8 jam pada suhu annealing tersebut. Selanjutnya dilakukan proses pendinginan sampai kembali pada suhu ruang.
Perubahan Suhu Pendinginan
Kenaikan Suhu 1.7
o
Cmenit T
o
C
T
1
T
t
1
t
2
Pendinginan
t jam
10
Gambar 3.2 Desain film LiTaO
3
Ferroelektrik
3.1 Karakterisasi Sifat Optik
Karakterisasi sifat optik dari film tipis dilakukan di Laboratorium Fisika IPB menggunakan oceanoptic dari suatu program oceanoptic yang memiliki panjang
gelombang dari 339 nm sampai 1022 nm. Spektroskopi absorbsi memiliki lima komponen utama yaitu sumber radiasi, monokhromator, sampel, detector, dan
recorder. Sumber radiasi yang digunakan yaitu lampu xenon yang umum digunakan pada spektroskopi, sedangkan monokhromator berfungsi untuk
menghasilkan berkas radiasi dengan satu panjang gelombang. Apabila radiasi atau cahaya putih dilewatkan melalui larutan maka radiasi dengan panjang gelombang
tertentu akan diserap secara selektif dan radiasi lain akan diteruskan atau dipantulkan. Kemudian perangkat alat ini dihubungkan dengan suatu software
dengan program oceanoptic, sehingga diperoleh kurva absobsi terhadap panjang gelombang dan refleksi terhadap panjang gelombang. Dari kurva yang diperoleh
dapat dianalisis sifat optik dari film tipis.
Gambar 3.3 Alat oceanoptic Kawat
Film LiTaO
3
Kontak Aluminium
Substrat silikon Kawat
11 Spektrofotometer merupakan metode analisis yang didasarkan pada absorbsi
radiasi elektromagnetik. Cahaya terdiri dari radiasi terhadap kepekaan mata manusia, panajang gelombang yang berlainan akan menimbulkan cahaya yang
berlainan sedangkan campuran cahaya dengan panjang gelombang akan menyusun cahaya putih. Cahaya putih meliputi seluruh spektrum nampak 400-780 nm
sedangkan cahaya infra merah pada spektrum di atas panjang gelombang 780 nm.
Spektrofotometri adalah suatu metode analisis yang berdasarkan pada pengukuran serapan sinar monokromatis oleh suatu lajur larutan berwarna pada
panjang gelombang yang spesifik dengan menggunakan monokromator prisma atau kisi difraksi dan detector vakum phototube atau tabung foton hampa. Alat yang
digunakan adalah spektrofotometer, yaitu suatu alat yang digunakan untuk menentukan suatu senyawa baik secara kuantitatif maupun kualitatif dengan
mengukur absorbsi atau refleksi.
Spektrofotometer menghasilkan sinar dari spektrum dengan panjang gelombang tertentu. Pada spektrofotometer panjang gelombang dari sinar putih
dapat lebih terseleksi dan ini diperoleh dengan alat pengurai seperti prisma, grating atau celah optis. Suatu spektrofotometer tersusun dari sumber spectrum tampak
yang kontinyu, monokromator, sel pengabsorbsi untuk larutan sampel. Spektrofotometer ini hanya terjadi bila elektron berpindah dari tingkat energi yang
rendah ke tingkat energi yang lebih tinggi. Perpindahan elektron tidak diikuti oleh perubahan arah spin, hal ini dikenal dengan sebutan tereksitasi siglet Paula et al
2014.
Energi bandgap film LiTaO
3
dapat diperoleh dengan menggunakan metode Tauc plot dan dari perhitungan reflektansi. Metode Tauc plot menggunakan
hubungan antara koefisien absorbansi dan energi foton yang datang pada film. Energi bandgap dari perhitungan reflektansi menggunakan hubungan
[lnR
max
-R
min
R-R
min
]
2
dan energi foton yang datang pada film, ditunjukkan pada persamaan:
�ℎ� = �ℎ� − �
�
3.1 �� = [ln R
max
-R
min
R-R
min
]
2
3.2 Keterangan:
� adalah koefisien absorbansi cm
-1
, h adalah konstanta Planck 4,135669 x 10
-15
eV ∙s, v adalah frekuensi cahaya Hz, E
g
adalah energi bandgap eV, R adalah nilai reflektansi , dan d adalah ketebalan film cm.
3.2 Karakterisasi Konduktivitas Listrik
Konduktivitas listrik diukur menggunakan LCR meter dengan berbagai variasi intensitas yaitu pada 0 lux gelap, 1000 lux, 2000 lux, 3000 lux, dan
4000 lux. Dari alat tersebut diperoleh nilai konduktansi G. Data konduktansi ini digunakan untuk menghitung nilai konduktivitas listrik. Nilai konduktivitas listrik
dapat dicari dari persamaan 3.1. Data konduktivitas listrik film yang didapat akan dicocokkan dengan data literatur apakah film yang terbentuk termasuk bahan
konduktor, semikonduktor atau isolator.
