BAB I PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang
Dalam beberapa dekade terakhir terjadi paradigma baru dalam fabrikasi dunia material
ferroelectric semikonduktor, yaitu dalam
bentuk lapisan film. Perangkat dan bahan film dapat meminimalkan bahan beracun
karena kuantitas
penggunaannya pada
permukaan dan atau lapisan film terbatas
1
. Material
yang digunakan
dalam pembuatan lapisan tipis ini adalah litium
niobat LiNbO
3
. Litium niobat merupakan bahan ferroelektrik penting karena sifat-sifat
piezoelektrik, electrooptical, pyroelectrical dan photorefractive yang sangat baik
2
. Pembuatan
litium niobat
menggunakan peralatan yang cukup sederhana, biaya lebih
murah dan dilakukan dalam waktu yang relatif singkat.
Terdapat berbagai macam metode yang digunakan dalam pembuatan film, antara lain
berupa teknik deposisi film seperti sputtering, pulsed laser deposition
PLD, chemical solution deposition
CSD dan chemical vapor deposition
CVD
3
. Sedangkan
dalam penelitian ini, metode yang digunakan yaitu
metode CSD. Keunggulan metode ini dapat mengontrol stokiometri film dengan kualitas
yang baik, prosedur yang mudah, dilakukan pada suhu kamar dan biaya yang relatif
murah
4,5
. Penelitian lapisan tipis litium niobat yang
dilakukan adalah untuk membuat film litium niobat dan menguji sifat optiknya berupa
absorbansi, reflektansi, celah energi dan indeks bias. Perlakuan pada sampel yang
digunakan berupa perlakuan suhu dan lama waktu annealing. Pada perlakuan suhu,
sampel dipanaskan dengan suhu 800
C, 850 C
dan 900 C, sedangkan pada perlakuan waktu
annealing sampel selama 1 jam, 8 jam,
15 jam dan 22 jam.
1.2 Tujuan Penelitian
Tujuan penelitian ini adalah untuk menumbuhkan film litium niobat pada
substrat silikon tipe-p dan kemudian diuji sifat optik dari film yang dibuat.
1.3 Perumusan Masalah
Pada penelitian
ini bahan
LiNbO
3
ditumbuhkan di permukaan substrat silikon dengan metode chemical solution deposition
CSD dengan memperhatikan pengaruh suhu dan waktu annealing dengan variasi 800
o
C, 850
o
C dan 900
o
C selama 1 jam, 8 jam, 15 jam dan 22 jam. Kemudian film diuji sifat
optik berupa absorbansi, reflektansi, celah energi dan indeks bias.
1.4 Hipotesis
1. Pembuatan litium niobat menggunakan
metode CSD dengan teknik spin coating
pada kecepatan 3000 rpm dan diameter luar ujung pipet 1 mm akan
memiliki ketebalan antara 1-10 m. 2.
Film LiNbO
3
memiliki celah energi yang cukup besar antara 3-4 eV
1.5 Manfaat Penelitian
Hasil penelitian ini dapat digunakan sebagai bahan referensi untuk penelitian
selanjutnya dalam penggunaan bahan litium niobat sebagai sensor cahaya yang dapat
diaplikasikan kemudian.
BAB II TINJAUAN PUSTAKA
2.1 Litium Niobat LiNbO
3
Litium niobat
merupakan bahan
ferroelektrik penting
karena sifat-sifat
piezoelektrik, electrooptical, pyroelectrical dan photorefractive yang sangat baik
2
. Litium niobat merupakan campuran dari hasil reaksi
antara litium asetat dan niobium oksida. Berikut ini merupakan persamaan reaksi
dalam pembuatan litium niobat.
2LiC
2
H
3
O
2
+ Nb
2
O
5
+ 4O
2
2LiNbO
3
+ 3H
2
O + 4CO
2
1 Struktur litium niobat pada suhu kamar
berbentuk mendekati rhombohedral trigonal dengan grup ruang R3c dan grup point 3m.
Diatas suhu fase transisi, kristal berubah bentuk menjadi centrosymetric dengan grup
ruang R3m.
2.2 Metode Chemical Solution Deposition CSD
Pembuatan lapisan dapat dilakukan dengan cara sputtering, metal organik chemical
vapour deposition MOCVD dan metode
chemical solution deposition CSD. Metode
CSD merupakan metode pembuatan lapisan dengan cara pendeposisian larutan kimia di
atas subtrat, kemudian dipreparasi dengan menggunakan spin coating pada kecepatan
putaran tertentu. Metode CSD memiliki beberapa
keuntungan seperti
kontrol stoikiometri, homogenitas, dibuat pada suhu
relatif rendah dan biaya yang rendah.
3
Proses spin coating ini merupakan reologi atau prilaku aliran larutan pada piringan yang
berputar. Mula-mula aliran volumetrik cairan dengan arah radial pada subtrat diasumsikan
bervariasi terhadap waktu. Pada saat t = 0, penggenangan
awal dan
pembasahan menyeluruh
pada subtrat
tegangan permukaan diminimalisasi yakni tidak adanya
getaran, tidak
ada noda
kering dan
sebagainya. Piringan kemudian dipercepat dengan kecepatan rotasi yang spesifik
sehingga menyebabkan bulk dari cairan terdistribusi merata.
2.3 Absorbansi, Transmitansi dan Reflektansi
Sifat optik material berkaitan dengan radiasi elektromagenitk, khususnya cahaya
tampak. Foton yang jatuh pada material dapat dipantulkan reflektansi, diabsorbsi atau
ditransmisikan. Absorbsi atau transmisi foton oleh material bergantung pada senjang energi
antara pita valensi dan pita konduksi foton dan energi foton itu sendiri. Pada struktur pita
logam tidak terdapat senjang energi sehingga foton dengan energi berapapun diabsorbsi
dengan eksitasi elektron dari pita valensi dan elektron memasuki level energi yang lebih
tinggi dari pita konduksi.
Pada semikonduktor, elektron tereksitasi memasuki level akseptor atau meninggalkan
level donor dan foton yang mempunyai cukup energi untuk memacu transisi tersebut akan
diabsorbsi. Oleh karena itu, semikonduktor tidak tembus panjang gelombang pendek dan
transparan terhadap gelombang panjang. Struktur pita dipengaruhi oleh kristalinitas
sehingga material seperti gelas dan polimer dapat bersifat transparan dalam keadaan amorf
tetapi tidak tembus cahaya apabila dalam keadaan kristal
6
.
2.4 Indeks Bias
Kategori