Tabel 6. Perbandingan karakterisasi konduktivitas film Ba
0,4
Sr
0,6
Ti0
3
dan Ba
0,5
Sr
0,5
Ti0
3
4.4 Karakterisasi Konstanta Dielektrik
Kapasitansi adalah kemampuan penyimpanan muatan untuk suatu perbedaan potensial
tertentu. Satuan dari kapasitansi adalah coulomb per volt, yang disebut farad F.
Ketika ruang di antara dua konduktor pada kapasitor diisi dielektrik, kapasitansi naik
sebanding dengan faktor
ĸ yang merupakan karakteristik dielektrik dan disebut konstanta
dielektrik.Karakterisasi konstanta dielektrik didapat menggunakan rangkaian listrik seperti
pada Gambar 26 dengan frekuensi 20 kHz dan hambatan 10 k
Ω dengan variasi frekuensi input pada range10 kHz, 20 kHz, 30 kHz, 100 kHz,
250 kHz, 500 kHz, 1 MHz sehingga hasil outputnya dapat dilihat pada layar osiloskop,
sehingga dari grafik osiloskop pada gambar 39, 40 dan 41 tersebut dapat dihitung time constant
serta kapasitansi
dan konstanta
dielektriknya [17].
a
b c
d
e
f
g
h
Gambar 38 Sinyal keluaran osiloskop pada suhu film BST 800
o
C
Keterangan : a.
Sinyal keluaran sebelum film BST dipasang. b.
Sinyal keluaran setelah film BST diberi frekuensi 10 kHz
c. Sinyal keluaran setelah film BST diberi
frekuensi 20 kHz d.
Sinyal keluaran setelah film BST diberi frekuensi 30 kHz
e. Sinyal keluaran setelah film BST diberi
frekuensi 100 kHz f.
Sinyal keluaran setelah film BST diberi frekuensi 250 kHz
g. Sinyal keluaran setelah film BST diberi
frekuensi 500 kHz h.
Sinyal keluaran setelah film BST diberi frekuensi 1MHz
a
b c
d
e
f
g
h Gambar 39 Sinyal keluaran osiloskop pada suhu
film BST 850
o
C Keterangan :
a. Sinyal keluaran sebelum film BST dipasang.
b. Sinyal keluaran setelah film BST diberi
frekuensi 10 kHz c.
Sinyal keluaran setelah film BST diberi frekuensi 20 kHz
d. Sinyal keluaran setelah film BST diberi
frekuensi 30 kHz e.
Sinyal keluaran setelah film BST diberi frekuensi 100kHz
f. Sinyal keluaran setelah film BST diberi
frekuensi 250 kHz g.
Sinyal keluaran setelah film BST diberi frekuensi 500 kHz
h. Sinyal keluaran setelah film BST diberi
frekuensi 1 MHz.
a
b c
d
e
f
g
h Gambar 40 Sinyal keluaran osiloskop pada suhu
film BST 900
o
C Keterangan :
a. Sinyal keluaran sebelum film BST dipasang.
b. Sinyal keluaran setelah film BST diberi
frekuensi 10 kHz c.
Sinyal keluaran setelah film BST diberi frekuensi 20 kHz
d. Sinyal keluaran setelah film BST diberi
frekuensi 30 kHz e.
Sinyal keluaran setelah film BST diberi frekuensi 100 kHz
f. Sinyal keluaran setelah film BST diberi
frekuensi 250 kHz g.
Sinyal keluaran setelah film BST diberi frekuensi 500 kHz
h. Sinyal keluaran setelah film BST diberi
frekuensi 1MHz Berdasarkan Gambar 38, 39 dan 40, dapat
dianalisa bahwa kelengkungan pada sinyal kotak menunjukkan adanya penyimpanan
muatan pada material tersebut. Penyimpanan muatan ini dapat mengindikasikan bahwa film
Ba
0,4
Sr
0,6
Ti0
3
bersifat kapasitor. Pada variasi suhu konstanta dielektrik terlihat semakin kecil
akibat bertambahnya suhu annealing, hal ini dilihat berdasarkan Tabel 7, pada suhu 900
o
C nilai
kontanta dielektrik
paling rendah dibandingkan dengan suhu lainnya, turunnya
nilai konstanta dielektrik akibat ketebalan film BST semakin kecil karena terjadi penguapan
pada film BST akibat kenaikan suhu annealing[30].
Tabel 7. Hasil karakterisasi konstanta dielektrik film Ba
0,4
Sr
0,6
TiO
3
Gambar 41 Hubungan konstanta dielektrik dengan suhu Penelitian lebih lanjut yaitu variasi
frekuensi pada range 10 kHz, 20 kHz, 30 kHz, 100 kHz, 250 kHz pada masing-masing suhu
800
o
C, 850
o
C, 900
o
C, dapat dilihat pada Tabel 7
dapat disimpulkan
bahwa konstanta
dielektrik semakin kecil akibat bertambahnya frekuensi
dan faktor-faktor
yang mempengaruhi hasil ini yaitu ketebalan film
serta ketelitian dalam membaca gambar pada osikoskop. Pada frekuensi 500 kHz dan 1
MHz, frekuensi
sumber lebih
cepat dibandingkan frekuensi pengisian film BST
mengakibatkan polarisasi listrik yang terbentuk lebih
cepat pada
saat pengisian
dan pengosongan muatan pada film BST. Film
Ba
0,4
Sr
0,6
Ti0
3
pada suhu annealing 850 C dan
waktu annealing 15 jam memiliki nilai konstanta dielektrik yang lebih besar daripada
film Ba
0,5
Sr
0,5
Ti0
3
yaitu sebesar 24 kHz pada frekuensi 10 kHz hal ini sesuai dengan
persamaan 2.29 yaitu C =
ĸ C
o
Keterangan : C yaitu diantara plat ada bahan F,
ĸ yaitu konstanta dielektrik, C yaitu
diantara plat vakum F. Persambungan p-n yang terbentuk pada
film BST dan substrat, film BST yang bertipe –n memiliki muatan negatif bebas serta ion
positif statik sedangkan substrat memiliki muatan positif bebas dan ion negatif statik,
tepat pada daerah sambungan dan sekitarnya terjadi difusi muatan bebas yaitu elektron
menuju type
–p dan hole menuju type–n[32].
Peristiwa difusi tersebut disertai terjadinya rekombinasi, yaitu penggabungan elektron dan
hole lalu hilang, dengan rekombinasi ini disekitar daerah sambungan tidak ada lagi
muatan-muatan bebas dan yang tertinggal hanya ion-ion statik. Ion-ion statitik yaitu ion-
ion dari atom donor dan akseptor. Daerah sambungan seperti ini disebut dengan lapisan
deplesi. Karena daerah deplesi mengandung muatan positif statik pada salah satu sisi dan
muatan negatif pada sisi lain, maka timbul medan listrik pada daerah deplesi tersebut dan
ini dapat dipandang sebagai keping sejajar [33].
Dengan demikian
daerah deplesi
memiliki nilai kapasitansi. Hole
dalam tipe
–p lebih tinggi konsentrasinya daripada hole dalam tipe
–n maka mereka berdifusi dari daerah tipe
–p ke tipe
–n,akantetapi proses ini tidak terjadi terus- menerus jika hole meninggalkan daerah type-p
dan jatuh ke dalam daerah type-n[34] akibatnya sebuah acceptor akan diionisasikan
menjadi negatif dalam daerah type-p sehingga membentuk kumpulan muatan negatif, hal
yang sama terjadi pada elektron yang meninggalkan muatan positif pada daerah type-
n sehingga membangkitkan medan listrik dan membentuk kumpulan muatan positif. Medan
listrik inimenghambat hole untuk berdifusi dari daerahtype-p ke type-n dan hal sama terjadi
pada elektonyang terhambat berdifusi dari type-n ke type-p [35].
Tabel 8.Perbandingan film BST ditinjau dari sifat listrik, sifat optik pada suhu annealing
850 C dan waktu annealing 15 jam yang
merupakan nilai terbaik.
Keterangan
-
: Tidak ada data. : Tidak ada data.
BAB V. KESIMPULAN DAN SARAN
5.1 Kesimpulan Penelitian perbandingan film Ba
0,4
Sr
0,6
TiO
3
terhadap film Ba
0,5
Sr
0,5
Ti0
3
ditinjau dari karakterisasi sifat optik, listrik, dan sensitifitas
dengan metode yang sama yaitu sol gel dengan teknik spin coating pada kecepatan putar 3000
rpm selama 30 detik. Hasil karakterisasi absorbansi dan reflektansi pada panjang
gelombang
cahaya tampak
pada film
Ba
0,4
Sr
0,6
TiO
3
lebih baik pada spektrum ungu dan hijau yaitu nilainya lebih besar pada
daerah serapan panjang gelombang dibanding spektrum cahaya tampak gelombang dibanding
spektrum cahaya tampak lainnya, sedangkan karakterisasi
arus-tegangan I-V
dan
konduktivitas listrik menunjukkan bahwa film Ba
0,4
Sr
0,6
TiO
3
merupakan semikonduktor yang bersifat fotodioda. Konstanta dielektrik pada
film Ba
0,4
Sr
0,6
TiO
3
lebih besar dari film
Ba
0,5
Sr
0,5
TiO
3
hal ini dikarenakan kapasistansi yang semakin besar.
5.2 Saran Untuk penelitian film Ba
0,4
Sr
0,6
TiO
3
, lebih lanjut bisa dijadikan aplikasi misalnya sensor
sebagai pembuatan
robot. Penulis
menyarankan pengukuran film BST dengan metode volumetrik dan menggunakan scanning
electron microscopy SEM.