3.3.5 Karakterisasi film litium niobat 3.3.5.1 Perhitungan ketebalan film
Perhitungan ketebalan film menggunakan metode volumetrik. Metode ini dilakukan
dengan cara menimbang massa substrat Si tipe-p sebelum dilapisi film dan menimbang
substrat yang telah ditumbuhkan film litium niobat
dan melalui
proses annealing
. Sehingga akan didapatkan massa film yang
terdeposisi pada
permukaan substrat
4
. Ketebalan film dari metode ini menggunakan
persamaan : d=
∙
2 Keterangan : d adalah ketebalan film cm, m
1
adalah massa substrat sebelum ditumbuhkan film gram, m
2
adalah massa substrat yang telah ditumbuhkan film litium niobat dan
melalui proses annealing gram, A adalah luas permukaan film yang terdeposisi pada
permukaan substrat cm
2
dan adalah
massa jenis film yang terdeposisi pada permukaan substrat gramcm
3
.
3.3.5.2 Karakterisasi absorbansi dan reflektansi
Pengukuran tingkat
absorbansi dan
reflektansi film
LiNbO
3
menggunakan spectrophotometer UV-VIS ocean optics USB
1000. Data yang diperoleh berupa kurva absorbansi terhadap panjang gelombang dan
reflektansi terhadap panjang gelombang.
3.3.5.3 Perhitungan celah energi
Perhitungan celah energi dapat dilakukan dengan dua metode yaitu metode perhitungan
dari nilai reflektansi
9
dan metode Tauc plot
10
. Metode perhitungan dari nilai reflektansi
menggunakan ekstrapolasi
[lnR
max
– R
min
R - R
min
]
2
ke 0 pada sumbu y terhadap hv di sumbu x. Sedangkan metode
Tauc plot diperoleh dari kurva α E, dimana α
merupakan koefisien absorbansi yang nilainya dipengaruhi oleh ketebalan lapisan film.
Ekstrapolasi dilakukan pada daerah kurva yang meningkat tajam, dimana daerah tersebut
menyatakan terjadinya transisi langsung
11
. ℎ = ℎ −
3 2 = [R
max
-R
min
R-R
min
]
2
4 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 celah energi eV, R
adalah nilai reflektansi , dan d adalah ketebalan film cm.
BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN
4.1 Pembuatan Film Litium Niobat
Pembuatan film litium niobat dimulai dengan persiapan substrat Si tipe-p yang
dipotong segiempat
dengan ukuran
1 cm x 1 cm. Kemudian substrat dicuci dengan proses pencucian seperti yang sudah
dijelaskan pada hlm 3 kemudian ditimbang menggunakan
neraca analitik.
Dalam pembuatan film litium niobat menggunakan
bahan berupa bubuk litium asetat LiO
2
C
2
H
3
ditambahkan dengan
niobium Nb
2
O
5
. Persamaan reaksi dalam menghasilkan litium
niobat murni dapat dilihat pada persamaan 1. Komposisi massa tiap bahan ditentukan
menggunakan perhitungan
stoikiometri. Bahan tersebut direaksikan dalam tabung
reaksi dengan
menambahkan pelarut
2-metoksietanol sebanyak 2,5 ml. Film litium niobat ditumbuhkan pada
permukaan substrat Si tipe-p menggunakan metode CSD dengan teknik spin coating.
Reaktor spin coater diatur pada kecepatan 3000 rpm selama 30 detik setiap penetesan
larutan
litium niobat.
Setelah film
ditumbuhkan, kemudian dilakukan proses annealing
dengan variasi suhu dan waktu annealing
. Suhu yang digunakan adalah 800
o
C, 850
o
C dan 900
o
C. Sedangkan waktu annealing
yang digunakan adalah 1 jam, 8 jam, 15 jam dan 22 jam. Setelah proses
annealing, film
litium niobat
kembali ditimbang sehingga didapat massa substrat Si
tipe-p. Tabel 1. Ketebalan film litium niobat
Sampel Perlakuan
Tebal film
µ m
Suhu
o
C Waktu
annealing Jam
1 800
1 1,536
2 8
0,690 3
15 1,600
4 22
4,608 5
850 1
2,796 6
8 2,419
7 15
3,495 8
22 1,585
9 900
1 0,455
10 8
2,458 11
15 5,161
12
22 4,731
Ketebalan film
litium niobat
yang dihasilkan, dapat dihitung menggunakan
persamaan 2. Perhitungan lengkap dapat
dilihat pada Lampiran 1 perhitungan dapat dilihat p
Ketebalan film litium pada
Tabel 1
0,455 µm – 5,161 µm ketebalan ini disebabkan o
dan lama proses annea annealing, partikel-partik
menguap. Semakin tingg lama proses annealing, s
partikel yang menguap, menjadi semakin tipis.
4.2 Absorbansi dan Litium Niobat
Karakterisasi absorba menggunakan
spectroph ocean optics USB 1000
rentang gelomba
347,13 nm - 1022,71 nm yang diperoleh, maka film
telah diproses pada suhu selama 22 jam, memiliki n
paling tinggi. Nilai abso menunjukan bahwa film l
menyerap energi foton mengenainya.
Gambar hubungan absorbansi dan
pada film litium niobat. D film litium niobat melalu
pada suhu 800
o
C selama nilai absorbansi yang le
film litium niobat setel 800
o
C selama 1 jam, 8 ja litium niobat melalui pro
suhu 850
o
C selama 15 ja absorbansi yang lebih ti
litium niobat setelah ann selama 1 jam, 8 jam dan
niobat melalui proses an 900
o
C selama 22 jam dan dan mempunyai nilai ab
tinggi daripada film lit annealing
pada 900
o
C 8 jam.
Dari ketiga grafik abso 4 dapat dilihat garisnya c
pada rentang 400,06 nm – menunjukan bahwa film
menyerap cahaya pada tersebut. Dari naik turunny
kita
juga dapat
m sensitivitasnya. Semakin
maka semakin tinggi p Dari Gambar 4, film
melalui proses annealing selama 22 jam mempunya
paling tinggi diantara yang 1. Sedangkan hasil
at pada Tabel 1. m niobat yang didapat
berkisar antara
µm. Perbedaan nilai n oleh perbedaan suhu
ealing . Pada proses
tikel pada film akan ggi suhu dan semakin
, semakin banyak juga p, sehingga film akan
an Reflektansi Film
rbansi dan reflektansi ophotometer
UV-VIS 00 oceanoptic
dengan bang
cahaya nm. Berdasarkan data
ilm litium niobat yang u annealing 800
o
C i nilai absorbansi yang
bsorbansi yang tinggi litium niobat banyak
dari cahaya yang ar
4 menunjukkan
an panjang gelombang t. Dari grafik tersebut,
lalui proses annealing ma 22 jam mempunyai
lebih tinggi daripada telah annealing pada
jam dan 15 jam. Film proses annealing pada
jam mempunyai nilai tinggi daripada film
nnealing pada 850
o
C n 22 jam. Film litium
annealing pada suhu
an 8 jam berhimpitan absorbansi yang lebih
litium niobat setelah C selama 1 jam dan
bsorbansi pada Gambar a cenderung horizontal
– 800,19 nm. Hal ini m litium niobat dapat
ada rentang cahaya nnya grafik absorbansi,
menentukan tingkat
in tinggi amplitudonya pula sensitivitasnya.
litium niobat yang ing
pada suhu 850
o
C yai tingkat sensitivitas
ang lainnya. a
b
c Gambar 4. Hubungan abso
gelombang film litium nio annealing
pada variasi b 850
o
C, c 900
o
C Reflektansi merupakan
bahan dalam
meman Kemampuan refleksi suatu
terbalik dengan kemampu Dapat dilihat dari Gamb
tertinggi terdapat pada annealing
850
o
C selama 2 pada Gambar 4, nilai
perlakuan tersebut berada p Dari nilai reflektansi ini na
nilai celah energi film litium
sorbansi dan panjang niobat setelah proses
i suhu a 800
o
C, an kemampuan suatu
antulkan cahaya.
atu bahan berbanding puan absorbansinya.
mbar 5, reflektansi da perlakuan suhu
22 jam. Sedangkan ai absorbansi pada
a pada titik terendah. nantinya akan dicari
ium niobat.
a
b
c Gambar 5. Hubungan refl
gelombang film litium n annealing
pada variasi b 850
o
C, c 900
o
C
4.3 Celah Energi
