6
2.5 Teknik chemical solution deposition CSD
2.5.1 Proses Kimia
Teknik Chemical Solution Deposition CSD terdiri dari proses sol gel dan Metalorganic Deposition yang dipergunakan untuk memproduksi lapisan tipis
keramik perovskite, khususnya untuk lapisan tipis lithium tantalat LiTaO
3
. Metode ini lebih ekonomis tidak hanya untuk penelitian ilmiah, namun juga
dipergunakan pada pembuatan keramik modern dan teknologi yang mempersyaratkan kemurnian yang tinggi dan control terhadap mikrostruktur dan
komposisi. Semenjak reaktan kimia untuk CSD dapat dimurnikan dengan metode destilasi dan kristalisasi, film dengan kemurnian tinggi dapat difabrikasi.
Keuntungan CSD yang sangat penting adalah elemen yang dapat dibuat, dihasilkan komposisi campuran akhir pada tingkat molekul, yang berarti waktu difusi pada
film inorganic setelah pyrolysis untuk mencapai kondisi termodinamika, fase stabil cukup singkat, yang pada akhirnya dapat menghasilkan campuran yang homogen
Irzaman et al 2001.
Pada prinsipnya CSD untuk mempersiapkan larutan yang terdiri campuran pelarut di spin coating pada permukaan substrat dan larutan di polimerisasi menjadi
berbentuk gel dan di panaskan untuk menghilangkan oksidasi inorganic.
2.5.2 Spin Coating
Pendeposisian lapisan tipis dengan metode spin coating telah digunakan dalam beberapa dekade. Proses spin coating dapat dipahami dengan perilaku aliran
larutan pada sebuah piringan substrat yang berputar. Aliran volumetric cairan dengan arah radial pada permukaan substrat diminimalisasi yakni tidak ada getaran,
tidak ada noda kering dan sebagainya, yang kemudian piringan dipercepat dengan kecepatan rotasi yang spesifik yang menyebabkan cairan terdistribusi merata. Ada
empat langkah pada proses spin coating. Langkah pertama adalah deposisi larutan pelapis diatas permukaan substrat. Hal ini dapat dikerjakan menggunakan pipet
dengan meneteskan larutan pelapis di atas substrat. Langkah kedua adalah substrat dipercepat dengan kecepatan putar tinggi yaitu 3000 rpm yang merupakan langkah
penipisan cairan pelapis. Pada langkah ini biasanya cairan pelapis ada yang ke luar dari permukaan substrat karena adanya gerak rotasi yang menyebabkan inersia dari
lapisan larutan bagian atas tidak bisa dipertahankan saat substrat berputar lebih cepat. Langkah ketiga adalah ketika substrat pada kecepatan konstan sesuai yang
diinginkan, yang dicirikan dengan penipisan larutan pelapis secara perlahan-lahan, sehingga didapatkan ketebalan larutan pelapis yang homogen. Kadang-kadang juga
terlihat di bagian tepi pada bagian substrat yang ditetesi larutan pelapis lebih tebal. Langkah keempat adalah ketika substrat diputar pada kecepatan konstan dan terjadi
penguapan pelarut. Ketebalan lapisan dan sifat lainnya tergantung pada jenis cairan viskositas, kecepatan pengeringan dan molaritas serta parameter-parameter yang
dipilih saat proses spin coating meliputi kecepatan putar, percepatan, dan kevakuman. Umumnya kecepatan putar yang tinggi dan lama waktu putarnya
menghasilkan lapisan yang lebih tipis.
7
2.6 Difusi
Difusi adalah peristiwa di mana terjadi tranfer materi melalui materi lain. Transfer materi ini berlangsung karena atom atau partikel selalu bergerak oleh
agitasi thermal. Walaupun sesungguhnya gerak tersebut merupakan gerak acak tanpa arah tertentu, namun secara keseluruhan ada arah neto dimana entropi akan
meningkat. Difusi merupakan proses irreversible. Pada fasa gas dan cair, peristiwa difusi mudah terjadi; pada fasa padat difusi juga terjadi walaupun memerlukan
waktu lebih lama.
Difusi akan terus terjadi hingga seluruh partikel tersebar luas secara merata atau mencapai keadaan kesetimbangan dimana perpindahan molekul tetap terjadi
walaupun tidak ada perbedaan konsentrasi. Contoh yang sederhana adalah pemberian gula pada cairan teh tawar. Lambat laun cairan menjadi manis. Contoh
lain adalah uap air dari cerek yang berdifusi dalam udara. Difusi yang paling sering terjadi adalah difusi molekuler. Difusi ini terjadi jika terbentuk perpindahan dari
sebuah lapisan layer molekul yang diam dari solid atau fluida Omar, 2007.
Cacat kristal yang berupa kekosongan posisi atom, memberikan peluang untuk menyusupnya atom asing. Atom asing juga berpeluang menempati posisi
interstisial, terutama jika ukuran atom asing tersebut lebih kecil dari ukuran atom material induk. Posisi interstisial ini lebih memberikan kemudahan bergerak bagi
atom asing maupun atom sendiri.
Ada beberapa faktor yang memengaruhi kecepatan difusi, yang pertama adalah ukuran partikel, semakin kecil ukuran partikel, semakin cepat partikel itu
akan bergerak, sehingga kecepatan difusi semakin tinggi. Kedua ketebalan membran, semakin tebal membran, semakin lambat kecepatan difusi. Ketiga luas
suatu area, Semakin besar luas area, semakin cepat terjadi difusinya. Keempat jarak, semakin besar jarak antara dua konsentrasi, semakin lambat kecepatan difusinya.
Kelima suhu, semakin tinggi suhu, partikel mendapatkan energi untuk bergerak dengan lebih cepat. Maka, semakin cepat pula kecepatan difusinya Milton, 1991.
2.6.1 Difusi Volume
Difusi volume volume diffusion adalah transfer materi menembus volume materi lain, Pada umumnya, atom yang bermigrasi dalam difusi volume pada
padatan menghadapi halangan yang lebih besar dibandingkan dengan halangan yang dihadapi pada difusi volume dalam cairan atau gas. Hal ini terlihat dari
enthalpi aktivasi atau energi aktivasi yang diperlukan untuk terjadinya difusi menembus volume-padatan dibandingkan dengan enthalpi aktivasi yang diperlukan
untuk terjadinya difusi menembus volume-cairan atau volume-gas Milton, 1991.
Dalam struktur kristal, adanya kekosongan posisi atom memungkinkan atom di sebelahnya bergerak mengisi kekosongan tersebut sementara ia sendiri
meninggalkan tempat semula yang ia isi menjadi kosong. Posisi kosong yang baru terbentuk akan memberikan kemungkinan untuk di isi oleh atom di sebelahnya, dan
demikian seterusnya. Mekanisme ini merupakan mekanisme yang paling mungkin untuk terjadinya difusi internal. Kemungkinan lain adalah adanya atom yang lepas
dari kisi kristalnya dan menjadi atom interstisial dan menjadi mudah bergerak.
Kategori