Karakterisasi Optik Bahan Ba0.5sr0.5tio3 Yang Ditumbuhkan Di Atas Substrat Silikon Tipe-P (111) Yang Didadah Niobium Oksida Dan Klorofil.

Karakterisasi Optik Bahan Ba0.5Sr0.5TiO3 yang Ditumbuhkan
di Atas Substrat Silikon Tipe-p (111) yang didadah
Niobium Oksida dan Klorofil

AEP SETIAWAN

SEKOLAH PASCASARJANA
INSTITUT PERTANIAN BOGOR
BOGOR
2016

PERNYATAAN MENGENAI TESIS DAN
SUMBER INFORMASI SERTA PELIMPAHAN HAK CIPTA
Dengan ini saya menyatakan bahwa tesis Karakterisasi Optik Bahan
Ba0.5Sr0.5TiO3 yang Ditumbuhkan di Atas Substrat Silikon Tipe-p (111) yang
didadah Niobium Oksida dan Klorofil adalah karya saya dengan arahan dari
komisi pembimbing dan belum diajukan dalam bentuk apapun kepada perguruan
tinggi mana pun. Sumber informasi yang berasal atau dikutip dari karya yang
diterbitkan maupun yang tidak diterbitkan dari penulis lain telah disebutkan dalam
teks dan dicantumkan dalam Daftar Pustaka di bagian akhir tesis ini.
Dengan ini saya melimpahkan hak cipta dari karya tulis saya kepada Institut

Pertanian Bogor.
Bogor, Juni 2016
Aep Setiawani
NIM G751140011

RINGKASAN
AEP SETIAWAN. Karakterisasi Optik Bahan Ba0.5Sr0.5TiO3 yang Ditumbuhkan
di Atas Substrat Silikon Tipe-p (111) yang didadah Niobium Oksida dan Klorofil.
Dibimbing oleh IRZAMAN dan HUSIN ALATAS.
Barium Stronsium Titanat (BST) merupakan bahan yang memiliki konstanta
dielektrik yang tinggi, serta kapasitas penyimpanan muatan yang tinggi. Penelitian
tentang material ferroelektrik BST telah dikembangkan dan dilakukan sejak tahun
1999 oleh Irzaman dan kawan – kawan, pembuatan BST menggunakan peralatan
yang cukup sederhana, biaya murah, dan dilakukan dalam waktu yang relatif
singkat.
BST dibuat dengan 3 variasi yaitu BST, BST didadah Niobium Oksida dan
BST didadah klorofil. Persentase massa pendadah yaitu 5%, 10% dari massa
BST. Metode yang digunakan adalah Chemical Solution Deposition (CSD).
Proses penumbuhan film tipis dilakukan dengan menggunakan spin Coating,
dengan kecepatan 3000 rpm selama 30 detik. Proses penetesan dilakukan

sebanyak 3 kali. BST diannealing pada suhu 850oC selama 22 jam waktu
penahanan.
Hasil karakterisasi XRD menunjukan tidak terjadi pergeseran struktur dari
BST yang dibuat, hal ini dilihat dari nilai parameter kisi yang didapatkan
yaitu : 4.07 Ǻ untuk BST, 4.07 Ǻ BST didadah 5% niobium oksida, 4.07 Ǻ BST
didadah 10% niobium okdida, 4.06 Ǻ BST didadah 5% klorofil dan 4.08 Ǻ BST
didadah 10% klorofil. Karakterisasi sifat optik menunjukan dengan adanya
penambahan pendadah niobium oksida dan klorofil menyebabkan sifat absorbansi
dari BST menjadi menurun, nilai indeks bias naik, dan nilai energi gap mengalami
penurunan. Nilai energi gap adalah 2.23 eV BST didadah 5% niobium oksida,
2.05 eV BST didadah 10% niobium oksida, 2.46 eV BST didadah 5% klorofil dan
2.47 eV BST didadah 10% klorofil, dimana nilai energi gap berdasarkan literatur
3.45 eV.
Kata kunci: Ba0,5Sr0,5TiO3, Chemical Solution Deposition (CSD), Klorofil,
Parameter kisi, Energi gap

SUMMARY
AEP SETIAWAN. Optical Characterizations of Niobium Doped and Chlorophyll
Doped Ba0.5Sr0.5TiO3 on p-type (111) Silicon. Supervised by IRZAMAN and
HUSIN ALATAS.

Barium Stronsium Titanate (BST) a material have high constanta dielektric,
so high charge storage capacity. The experiment about materials ferroelectric BST
had been developed since 1999 by Irzaman et al the making of BST a simple tools,
low cost, and short time period.
BST made using three kinds of variation they are BST, BST doped
Niobium Okside and BST doped Chlorophyll. Presented of mass doped was 5%
and 10% from BST mass. The motede used was Chemical Solution Deposition
(CSD). The growing of thin film ware using spin coating, with the speed 3000
rpm within 30 seconds. The dropes proces was done 3 times. BST was annealing
at 8500 C temperature within 22 hours constantly.
The result XRD characterizations showed that structure not shifted, so can
looked from Lattice constants value that : 4.07 Ǻ for BST, 4.07 Ǻ BST doped
5% Niobium Okside, 4.07 Ǻ BST doped 10% Niobium Okdide, 4.06 Ǻ BST
doped 5% Chlorophyll and 4,08 Ǻ BST doped 10% chlorophyll. The result optic
characterizations showed droped absorbance and the value bandgap energy had
growing. The value gap energy was 2.23 eV BST doped 5% niobium okside ,
2.05 eV BST doped 10% niobium okside, 2.46 eV BST doped 5% Chlorophyll,
and 2.47 eV BST doped 10% Chlorophyll, so the bandgap energy from literature
3.45 eV.
Keywords

: Ba0,5Sr0,5TiO3, Chemical Solution Deposition (CSD), Chlorophyll,
Lattice constants, Bandgap energy

© Hak Cipta Milik IPB, Tahun 2016
Hak Cipta Dilindungi Undang-Undang
Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan
atau menyebutkan sumbernya. Pengutipan hanya untuk kepentingan pendidikan,
penelitian, penulisan karya ilmiah, penyusunan laporan, penulisan kritik, atau
tinjauan suatu masalah; dan pengutipan tersebut tidak merugikan kepentingan
IPB
Dilarang mengumumkan dan memperbanyak sebagian atau seluruh karya tulis ini
dalam bentuk apa pun tanpa izin IPB

Karakterisasi Optik Bahan Ba0.5Sr0.5TiO3 yang Ditumbuhkan
di Atas Substrat Silikon Tipe-p (111) yang didadah
Niobium Oksida dan Klorofil

AEP SETIAWAN

Tesis
sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar
Magister Sains
pada
Program Studi Biofisika

SEKOLAH PASCASARJANA
INSTITUT PERTANIAN BOGOR
BOGOR
2016

Penguji Luar Komisi Pembimbing: Dr rer nat Hendradi Hardhienata, SSi MSi

Judul Tesis : Karakterisasi Optik Bahan Ba0.5Sr0.5TiO3 yang ditumbuhkan di atas
Substrat Silikon Tipe-p (111) yang didadah Niobium Oksida dan
Klorofil
Nama
: Aep Setiawan
NIM
: G751140011

Disetujui oleh
Komisi Pembimbing

Dr Ir Irzaman, MSi
Ketua

Dr Husin Alatas, SSi MSi
Anggota

Diketahui oleh

Ketua Program Studi
Komunikasi Pembangunan
Pertanian dan Pedesaan

Dekan Sekolah Pascasarjana

Dr Mersi Kurniati, SSi MSi

Dr Ir Dahrul Syah, MScAgr

Tanggal Ujian: 22 Juni 2016

Tanggal Lulus:

PRAKATA
Puji dan syukur penulis panjatkan kepada Allah subhanahu wa ta’ala atas
segala karunia-Nya sehingga karya ilmiah ini berhasil diselesaikan. Tema yang
dipilih dalam penelitian yang dilaksanakan sejak bulan November 2016 ini adalah
mengenai karakteristik optik dari Ba0.5Sr0.5TiO3 yang didadah Niobium Oksida
dan Klorofil.
Terima kasih penulis ucapkan kepada Bapak Dr Ir Irzaman, MSi dan Bapak
Dr Husin Alatas, SSi MSi selaku pembimbing, serta Ibu Dr Mersi Kurniati, SSi
MSi dan Bapak Dr rer nat Hendradi Hardhienata, SSi MSi yang telah banyak
memberi saran. Di samping itu, penulis sampaikan terima kasih kepada Dosen dan
Staff Departemen Fisika IPB yang banyak membantu dalam proses pengambilan
data dan admisistras, serta kepada teman – teman S2 Biofisika 2014 yang telah
memberikan semangat dan bantuan dalam penulisan karya Ilmiah ini.
Penghargaan penulis sampaikan kepada Program Diploma IPB yang telah

memberikan bantuan biaya untuk sekolah S2 di Biofisika, Dahrul, Ade
Kurniawan dan Johan Iskandar yang banyak memberikan masukan dalam
penulisan. Ungkapan terima kasih juga disampaikan kepada istri tercinta Yani,
dua permata hati (Mahira Azni Kamila (rara) dan Maghfira Adya Anjani (fira) )
yang menjadi penyemangat terbesar dalam hidup, serta keluarga besar tercinta
untuk kasih sayang dan semangat yang diberikan.
Semoga karya ilmiah ini bermanfaat.

Bogor, Juni 2016
Aep Setiawan

DAFTAR ISI
DAFTAR TABEL

ix

DAFTAR GAMBAR

ix

DAFTAR LAMPIRAN

ix

1 PENDAHULUAN
Latar Belakang
Tujuan Penelitan
Rumusan Masalah
Manfaat Penelitian
Ruang Lingkup Penelitian

1
1
2
2
2
2

2 METODE PENELITIAN
Waktu dan Tempat Penelitan

Bahan Penelitian
Alat
Prosedur Penelitian

2
2
2
3
3

3 HASIL DAN PEMBAHASAN
Prosedur Pembuatan Ekstrak Klorofil Daun Jambu
Karakterisasi XRD
Karakterisasi Optik

6
6
6
8

4 SIMPULAN DAN SARAN
Simpulan
Saran

11
11
12

LAMPIRAN

14

RIWAYAT HIDUP

15

DAFTAR TABEL
1 Massa hasil perhitungan stokiometri
2 Nilai konstanta kisi

4
7

DAFTAR GAMBAR
1 Diagram Alir Penelitian
2 Proses Anneling
3 Hasil XRD BST, BST + 5% Nb dan BST + 10% Nb
4 Hasil XRD BST, BST + 5% klorofil dan BST + 10% Klorofil
5 Nilai absorbansi BST dan BST dengan pendadah
6 Nilai reflektansi BST dan BST dengan pendadah
7 Nilai indeks Bias BST dan BST dengan pendadah
8 Nilai energi gap BST (Hilaluddin M.N. et al. 2011)
9 Nilai energi gap BST + pendadah 5% niobium oksida
10 Nilai energi gap BST + pendadah 10% niobium oksid
11 Nilai energi gap BST + pendadah 5% klorofil
12 Nilai energi gap BST + pendadah 10% klorofil

3
5
6
7
8
8
9
9
10
10
10
11

DAFTAR LAMPIRAN
1 Perhitungan Nilai hkl

14

1 PENDAHULUAN
Latar Belakang
Barium Stronsium Titanat (BST) merupakan bahan yang memiliki konstanta
dielektrik yang tinggi, serta kapasitas penyimpanan muatan yang tinggi
(Seo J.Y. et al. 2004). Penelitian tentang material ferroelektrik BST telah
dikembangkan dan dilakukan sejak tahun 1999 oleh Irzaman dan kawan – kawan,
pembuatan BST menggunakan peralatan yang cukup sederhana, biaya murah, dan
dilakukan dalam waktu yang relatif singkat (Irzaman et al. 2009, 2011, 2013).
Film BST merupakan material ferroelektric yang peka terhadap perubahan
intensitas cahaya (Iskandar et al. 2015). Film BST juga memiliki sifat piroelectric
dan dapat diaplikasikan sebagai sensor suhu (Kurniawan et al. 2015).
Pembuatan lapisan tipis sudah banyak dikembangkan dengan menggunakan
metode tertentu. Metode pembuatan lapisan tipis secara umum dikelompokan
menjadi dua yaitu metode vakum dan non-vakum. Metode dalam penelitian ini
menggunakan metode nonvakum yaitu Chemical Solution Deposition (CSD).
Metode CSD memiliki kontrol stokiometri yang baik, mudah dalam
pembuatannya
serta
sintesisnya
terjadi
pada
temperatur
rendah
(Irzaman, et al. 2014)
Barium Stronsium Titanat (BST) telah dianggap salah satu kandidat yang
paling menjanjikan untuk pembuatan perangkat. BST mempunyai sifat yang
sangat baik diantarannya : dielektrik tinggi, kebocoran rendah dan dapat
disesuaikan pada suhu Curie melalui variasi dari komposisi antara barium titanat
(BT) dan strontium titanat (ST) (Irzaman, et al. 2013) . Pendadah BST
menunjukkan beberapa keuntungan dalam mengurangi kerugian dielektrik,
meningkatkan resistivitas, dan meningkatkan kemampuan selaras dielektrik,
sehingga
secara signifikan dapat
meningkatkan sifat dielektrik, yang
membuatnya menjadi kandidat potensial untuk elemen microwave
(Irzaman, et al .2016) . BST Telah diimplementasikan sebagai perangkat sensor
(Ibrahim, et al. 2012, 2014). Penambahan stronsium ke dalam BT pada senyawa
BST dapat menurunkan suhu BST pada suhu ruang 25 0C yang mana bisa
digunakan sebagai sensor dan sel surya (Itskovsky M.A. 1999, Irzaman, et al.
2015 dan Nuayi Abd. W.et al. 2014).
Klorofil yang terdiri dari ikatan zat – zat karbon, hidrogen, nitrogen dan
magnesium memiliki aktivitas utama mengubah zat organik dari zat anorganik
sederhana dengan bantuan sinar matahari. Klorofil mengubah tenaga radiasi
matahari menjadi tenaga kimia melalui proses fotosintesis atau dengan kata lain
menyimpan tenaga matahari dalam tumbuh – tumbuhan berupa makanan dan
bahan bakar yang nantinya akan muncul sebagai tenaga dalam bentuk kalori
sewaktu terjadi pembakaran (Tien, C. 2006)
Penelitian yang dilakukan adalah untuk melihat sifat Optik serta diperkuat
dengan karakterisasi XRD untuk melihat parameter kisi dari film tipis BST yang
didadah Niobium Oksida dan klorofil. Sifat optik dilihat dari celah energi (energi
gap) sedangkan parameter kisi dilihat berdasarkan hasil analisis dari XRD.
Substrat yang digunakan adalah silikon tipe-p (111) dengan suhu annealing
8500C.

2
Tujuan Penelitan
Penelitian ini bertujuan untuk melihat sifat Optik dari film tipis BST yang
didadah dengan Niobium oksida dan Klorofil.
Rumusan Masalah
1.
2.

Apakah Struktur BST berubah dengan adanya penambahan pendadah
Niobium Oksida dan Klorofil?
Apakah Nilai energi gap berubah dengan adanya penambahan pendadah
Niobium Oksida dan Klorofil?
Manfaat Penelitian

Penelitian diharapkan menjadi landasan awal yang memberikan informasi
mengenai struktur dan sifat optik BST dan BST didadah Niobium Oksida dan
klorofil .
Ruang Lingkup Penelitian
1.

2.
3.

Pada penelitian, film BST dibuat menggunakan metode CSD dengan suhu
annealing 850 oC, waktu penahanan 22 jam dan dilakukan dalam skala
laboratorium .
Karakterisasi XRD untuk melihat struktur BST dan BST yang didadah
Niobium Oksida dan Klorofil
Karakterisasi Optik untuk melihat nilai Indeks Bias dan Energi gap

2 METODE PENELITIAN
Waktu dan Tempat Penelitan
Penelitian dilakukan bulan Desember 2015 – April 2016. Tempat
penelitian dilakukan di Laboratorium Fisika Material Elektronik Departemen
Fisika FMIPA IPB.
Bahan Penelitian
Bahan yang digunakan adalah barium asetat bubuk [Ba (CH3COO) 2, 99%],
stronsium asetat bubuk [Sr (CH3COO)2, 99%], Titanium Oksida [TiO2], bubuk
Niobium Oksida , Ekstrak klorofil dari daun jambu, 2- metoksietanol,
Aquabides, dan tipe-p Si (111) sebagai substrat. Dari solusi BST 1 M (2,5 ml)
disintesis dengan mereaksikan barium asetat + titanium dioksida + Pendadah
Niobium Oksida dan klorofil sebagai prekursor dan 2- metoksietanol melalui
larutan kimia deposisi metode (CSD).

3
Alat
Peralatan yang digunakan pada penelitian ini adalah pemotong substrat,
timbangan, spin coating, mortar, pipet, gelas ukur, tabung reaksi, pinset, spatula,
sarung tangan karet, gunting, tisu pembersih, solasi, kertas saring, alat furnace
(Vulcan), Spektroskopy UV-Vis (USB-4000) dan XRD (Shimadzu XRD-7000).
Prosedur Penelitian

Mulai

Pembuatan Larutan
BST dan BST +
Pendadah

Persiapan
Substrat

Penimbangan Bahan

Pemotongan substrat Si
(111) tipe - p
Barium Asetat + Stronsium Aseta + Titanium
Oksida Dilarutkan dalam 2,5 ml 2-Metoksietanol
+Pendadah Niobium Oksida dan Klorofil
Dicuci dengan

Aquabides
Sonikasi selama 60 menit dengan Bronson 2210

Spin coating larutan di atas substrat Si (111)
tipe-p dengan kecepatan 3000 RPM

Annealing dengan suhu 8500C selama 22 jam
waktu penahanan

Film BST dengan Pendadah
Niobium Oksida dan Klorofil
Gambar 1 Diagram alir penelitian
Persiapan Substrat
Substrat merupakan tempat penumbuhan film agar tumbuh baik dan merata
yang kebersihannya harus dijaga. Substrat yang digunakan adalah substrat
Si (111) tipe-p. Pertaman-tama, substrat dipotong membentuk persegi dengan
ukuran (1x1) cm2, kemudian substrat dicuci dengan menggunakan larutan
aquabides dan dikeringkan dengan menggunakan tissu kemudian disimpan di
tempat yang telah disediakan.

4
Pembuatan larutan BST
Film BST yang ditumbuhkan pada permukaan substrat dengan metode
Chemical Solution Deposition (CSD) dibuat dengan cara mereaksikan barium
asetat [Ba(CH3COO)2, 99%] sebanyak 0,3193 gram, stronsium asetat
[Sr(CH3COO)2, 99%] 0,2571 gram, titanium Oksida [TiO2] 0,1997 gram, serta
2-metoksietanol sebanyak 2,5 ml sebagai bahan pelarut. Penentuan massa
berdasarkan perhitungan stokiometri dapat dilihat dari reaksi :
0,5Ba (CH3COO) 2 + 0,5Sr (CH3OO) 2 + TiO2 + 4O2 - BaO0,5Sr0,5TiO3 +
4CO2 + 3H2O
Tabel 1 Massa Hasil Perhitungan Stokiometri
Massa (gram)
Ba(CH3COO)2

Sr(CH3COO)2

0,3193

0,2571

TiO2

Ba0,5Sr0,5TiO3

0,1997

0,5208

Niobium dan
Klorofil
5%
10%
0,026 0,0521

Penentuan massa pendadah ditentukan berdasarkan massa BST. Presentasi
massa pendadah yaitu 5% dan 10% artinya massa pendadah 5% atau 10% dari
massa BST. Penelitian yang dilakukan dibuat 5 Larutan BST, dimana larutan
tersebut BST 0%, BST + 5% Niobium Oksida, BST 10% Niobium Oksida, BST
5% Klorofil dan BST 10% Klorofil.
Proses Spin coating
Proses spin coating bertujaan untuk mendoposisikan larutan BST yang
dibuat di atas substrat silikon tipe – p . larutan BST, BST + pendadah diteteskan
di atas substat silikon dan di spin coating selama 30 detik sebanyak
3 tetesan/lapisan dengan kecepatan 3000 rpm.
Proses Anneling
Proses Anneling bertujuan untuk pembentukan kristal pada film tipis BST
yang dibuat. Film BST yang telah di spin coating selanjutnya dimasukan ke dalam
furnace untuk proses anneling. Suhu maksimum yang digunakan adalah 8500C.
Proses anneling dilakukan selama 38 jam. Prosedur pemanasan dimulai pada suhu
kamar dan kemudian meningkat secara bertahap dengan kecepatan
1,67 oC / menit hingga mencapai suhu yang diinginkan yaitu 850oC selama 8 jam,
setelah itu suhu nya ditahan 8500C selama 22 jam, kemudian diperlukan sekitar
8 jam untuk suhu tersebut kembali ke suhu kamar. Proses anneling dapat di lihat
pada Gambar 2.

5

22
Jam
Gambar 2 Proses Anneling

Waktu
(jam)

Proses karakterisasi
Karakterisasi XRD
Karakterisasi XRD bertujuan untuk menentukan parameter kisi dari film
tipis BST yang dibuat. Parameter kisi ini memberikan informasi mengenai jarak
antar atom dari film tipis yang dibuat. Tahapan pelaksanaan uji struktur kristal
dengan XRD adalah sebagai berikut:
1.
2.

3.

Sampel diletakkan pada sampel holder dari difraktometer sinar-X.
Proses difraksi sinar-X dimulai dengan menyalakan difraktometer.
Difraktometer ini menggunakan sumber Cu dengan tegangan 30 kV, arus
30 mA dan panjang gelombang, λ = 1,540 Ǻ. Pada penelitian ini dilakukan
pengambilan data pola difraksi dengan cara kontinyu pada daerah sudut
hamburan ( 2�) dari 200 – 700 .
Diperoleh hasil berupa hubungan antara sudut difraksi 2� dan intensitas
sinar-X yang dipantulkan. Perhitungan parameter kisi menggunakan
persamaan (1).

a=Cu/(2A)
(1)
Dimana a = parameter kisi (Ǻ), Cu = Panjang gelombang Tembaga (1.54060 Ǻ)
dan A = Faktor pembagi yang memiliki nilai yang khas dapat dilihat pada
Lampiran 1.
Karakterisasi optik
Karakterisasi optik menggunakan spektrometer UV-Vis USB-4000. Data
yang didapatkan dari alat tersebut adalah nilai Absorbansi, Transmitansi, dan
Reflektasi. Data Reflektansi digunakan untuk menentukan nilai indeks bias dan
energi gap . Nilai indeks bias didapatkan dengan menggunakan persamaan (2).
�=

�+√�
�−√�

dimana : n = nilai indeks bias, R = Reflektansi .

(2)

6
Beberapa penelitian yang telah dilakukan sebelumnya menyebutkan bahwa
koefisien absorpsi sebanding dengan nilai dari ln[(Rmax – Rmin)/(R – Rmin)] seperti
ditunjukkan pada persamaan (3).
2αt = ln[ � ax – � i / �– � i ]
(3)
dimana t ketebalan film, Rmax dan Rmin masing-masing nilai maksimum dan
minimum dari reflektansi film dan R nilai reflektansi yang bersesuain dengan
energi foton. Dengan memplotkan nilai (αhυ)2 pada sumbu-y dan (hυ) pada
sumbu-x akan didapatkan garis lurus pada rentang bandgap tertentu. Dengan
mengekstrapolasi
garis
lurus
ini
pada
saat
nilai
dari
[ln {(Rmax – Rmin)/(R – Rmin)}]2 = 0, didapatkan kisaran energi gap dari BST
(Vivin, K .et al. 1998).

3 HASIL DAN PEMBAHASAN
Prosedur Pembuatan Ekstrak Klorofil Daun Jambu
Ekstrak klorofil daun jambu dibuat dengan cara mencuci daun jambu
menggunakan air mengalir lalu ditiriskan hingga kering. Daun jambu kemudian
dihaluskan menggunakan mortar setelah itu ditimbang dengan perbandingan
antara daun jambu halus dengan etanol 96% (1:10) yaitu sebanyak 25 gr daun
jambu yeng telah dihaluskan, dimasukkan kedalam botol kaca berisi 250 ml etanol
96%, kemudian botol ditutup dan di kocok sesekali selama 24 jam perendaman.
Ampas daun yang telah direndam dipisahkan dari larutan klorofil berwarna hijau.
Larutan dimasukkan kedalam tabung sentrifuge dan diputar selama 10 menit.
Larutan hasil sentrifuge ditempatkan kedalam cawan petri untuk diuapkan diatas
hotplate hingga terbentuk pasta (etanolnya hilang). Ekstrak klorofil digunakan
untuk pendadah BST. Massa Ekstrak klorofil digunakan 5% dan 10% dari massa
BST berdasarkan perhitungan stokiometri.
Karakterisasi XRD

BST + 10% Nb

BST + 5% Nb

BST
Gambar 3 Hasil XRD BST, BST + 5% Nb dan BST + 10% Nb

7

BST + 5%
Klorofil
BST + 5%
Klorofil
BST
Gambar 4 Hasil XRD BST, BST + 5% klorofil dan BST + 10% klorofil
Gambar 3 dan 4 didapatkan dari hasil XRD. Dari gambar tersebut
diambil nilai 2 � dari puncak – puncak tertentu. Digunakan pengolahan data
dengan MS. Excel dan didapatkan nilai hkl untuk BST tanpa pendadah dan BST
dengan pendadah. Metode yang digunakan untuk menganalisis sistem kristal
adalah metode analitik. Metode ini dapat digunakan untuk menganalisis sistem
kristal, indeks pola difraksi (hkl), dan menentukan parameter kisi suatu kristal.
Pengindeksan dengan metode analitik meliputi pengerjaan aritmatik nilai sin2θ
yang dicobakan dalam beberapa hubungan persamaan. Dari gambar 2 dan 3 dapat
dilihat nilai hkl untuk BST terjadi pada puncak – puncak tertentu berdasarkan
literatur . Nilai puncaknya terjadi pada sudut 2� sekitar 38o, 44o dan 65o. Dari
sudut 2� tersebut berdasarkan persamaan (1) didapatkan nilai konstanta yang
tertera dalam Tabel 2. Perhitungan lengkap parameter kisi BST tertera dalam
Lampiran 1.
Tabel 2 Nilai konstanta kisi
Nilai konstanta kisi hasil eksperi e
BST
4,07

Ǻ

Literatur nilai konstanta
kisi BST Ǻ
(Remmel T.et al.1999)

5% Nb 10% Nb 5% Klo 10% klo
4,07
4,07
4,08
4,06
3,95
Keterangan : Nb = niobium oksida, klo = klorofil

Berdasarkan nilai data dari Tabel 2 dapat dilihat nilai konstanta kisi
cenderung tetap untuk BST dan BST + pendadah. Nilai konstanta kisi yang tetap
dapat disimpulkan bahwa dengan penambahan pendadah jarak atom yang satu
dengan yang lainnya dalam struktur kristal BST cenderung tetap. Jika
dibandingkan dengan literatur dari program JCPDS – ICDD terdapat perbedaan
yang tidak terlalu signifikan antara hasil eksperimen dengan literatur.

8
Karakterisasi Optik

Gambar 5 Nilai absorbansi BST dan BST dengan pendadah

Gambar 6 Nilai reflektansi BST dan BST dengan pendadah
Berdasarkan Gambar 5 dan 6 hasil ploting antara panjang gelombang (m)
dengan nilai absorbansi dan reflektansi didapatkan bahwa nilai reflektansi secara
umum untuk BST didadah niobium oksida dan klorofil mengalami kenaikan,
sedangkan untuk nilai absorbansi mengalami penurunan. Data gambar 4 dan 5
dapat disimpulkan BST yang didadah niobium oksida dan klorofil menurunkan
sifat absorbansi.

9

Gambar 7 Nilai indeks bias BST dan BST dengan pendadah
Indeks bias menyatakan perbandingan kecepatan cahaya di udara dengan
kecepatan cahaya di medium. Berdasarkan persamaan (2) diperoleh Gambar 6.
Nilai indeks bias secara umum mengalami kenaikan untuk BST yang didadah
dengan nobium oksida dan klorofil. Bertambahnya kerapatan medium BST
mengindikasikan adanya pendadah dalam BST, walaupun di furnace sampai suhu
8500C. Nilai indeks bias BST dan BST dengan pendadah berbanding lurus
dengan nilai reflektansi.

Gambar 8 Nilai energi gap BST (Hilaluddin M.N. et al. 2011)

10

Gambar 9 Nilai energi gap BST + pendadah 5% niobium oksida

Gambar 10 Nilai energi gap BST + pendadah 10% niobium oksida

Gambar 11 Nilai energi gap BST + pendadah 5% klorofil

11

Gambar 12 Nilai energi gap BST + pendadah 10% klorofil
Berdasarkan persamaan (3) pengolahan data Gambar 5 mengenai reflektansi
diperoleh nilai energi gap sesuai dengan gambar 9,10, 11, dan 12. Data untuk
menentukan nilai energi gap BST kurang bagus, maka menggunakan data literatur.
Gambar 8 nilai BST dari literatur. Gambar 9 dan 10 didapatkan plot data yang
kurang mulus, maka untuk mendapatkan nilai energi gap menggunakan garis
bantuan. Penentuan energi gap berdasarkan hasil ploting antara energi dengan
intensitas reflektansi. Ekstrapolasi dilakukan pada kurva yang memiliki gradien
tertinggi dan memotong sumbu hv, nilai yang memotong sumbu hv adalah energi
gap (Irzaman et al. 2013). Diketahui nilai energi gap untuk BST murni dari
literatur 3.45 eV, energi gap BST didoping 5% niobium oksida 2.23 eV, energi
gap BST didadah 10% niobium oksida 2.05 eV, energi gap BST didadah 5%
klorofil
2.46 eV dan energi gap BST didadah 10% klorofil 2.47 eV.
Penambahan pendadah membuat nilai energi gap menjadi berkurang
(Setiawan A . 2016). Secara keseluruhan dari data tersebut diketahui dengan
adanya penambahan pendadah menyebabkan energi gap semakin berkurang.
Berkurangnya energi gap dari BST yang didadah niobium oksida dan klorofil
disebabkan karena adanya level energi baru diantara pita valensi dan pita
konduksi. Pendadah niobium oksida dan klorofil berperan dalam pembentukan
level energi baru antara pita valensi dan pita konduksi.

4 SIMPULAN DAN SARAN
Simpulan
Berdasarkan data yang didapatkan maka dapat disimpulkan beberapa hal
diantaranya penambahan pendadah tidak terlalu berpengaruh terhadap pergeseran
nilai konstanta kisi, Penambahan pendadah menyebabkan sifat absorbansi BST
menurun dan nilai energi gap menjadi turun.

12
Saran
Perlu adanya pengkajian lebih lanjut untuk mengetahui posisi dari pendadah
(klorofil) dari struktur BST yang dibuat apakah berikatan dengan BST atau
terperangkap dalam ikatan BST dengan melakukan uji FTIR dan EDAX.

DAFTAR PUSTAKA
Huck C, Poghossian A, Bäcker M, Reisert S, Schubert J, Zander W, Begoyan VK,
Buniatyan VV, Schöning MJ. 2014.Chemical Sensors Based on a High-k
Perovskite Oxide of Barium Strontium Titanate. Procedia Eng. 87:28–31.
Hilalluddin M.N., Irzaman, Syafutra H. 2011. Pembuatan Sel Surya Berbasis Film
Ferroelektrik Barium Strontium Titanate (Ba0,5Sr0,5tio3). Skripsi Sarjana
Sains Departemen Fisika IPB.
Ibrahim NB, Yusrianto E, Ibarahim Z. 2012. Effect of Different TiO2 Preparation
Techniques on the Performance of the Dielectric Bolometer Ba0.6Sr0. 4TiO3 as
a Distance Sensor. Sains Malays. 41:1029–1035.
Irzaman, Syafutra H., Arif A., Alatas H., Hilaluddin M.N., Kurniawan A.,.
Iskandar J, Dahru M.l, Ismangil A., Yosman D., Aminullah, Prasetyo L.B.,.
Yusuf A., Kadri T.M. 2014. Formation of Solar Cells Based On Ba0.5Sr0.5TiO3
(BST) Ferroelectric Thick Film. AIP Publishing LLC. 24-34
Irzaman , Syafutra H. , Rancasa E., Nuayi A. W. , NurRahman Tb.G., Nuzulia N.
A , Supu I., Sugianto , Tumimomor F. , Surianty , Muzikarno O. And
Masrur. 2013. The Effect of Ba/Sr Ratio on Electrical and Optical Properties
of BaxSr(1-x)TiO3 (x =0.25; 0.35; 0.45; 0.55) Thin Film Semiconductor.
Ferroelektrik, 445 (1), 4-17
Irzaman, Siskandar R., Aminullah, Irmansyah and Alatas H. 2016.
Characterization of Ba0.55Sr0.45TiO3 films as light and temperature sensors
and its implementation on automatic drying system model. Integrated
Ferroelectrics 168:1, 130-150 DOI: 10.1080/10584587.2016.1159537
Irzaman, Pebriyanto Y., Apipah E. R.
, Noor I., Alkadri A. 2015.
Characterization of Optical and Structural of Lanthanum Doped LiTaO3 Thin
Films. Integrated Ferroelectrics, 167(1), page 137-145.
Iskandar J, Syafutra H, Juansah J, Irzaman. 2015. Characterization of Electrical
and Optical Properties on Ferroelectric Photodiode of Barium Stronsium
Titanate (Ba0.5Sr0.5TiO3) Films Based on the Annealing Time Differences
and its Development as light Sensor On Satellite Technology. J Proc Env
Sci. Vol 24: 324-328.
Itskovsky M. A. 1999. Kinetics of Ferroelektric Phase Transsition : Nonlinear
Pyroelectric Effect and Ferroelectric Solar Cell. Jpn. J. App. Phy. 38 (8),
4812 – 4817
Joshi GP, Saxena NS, Mangal R, Mishra A, Sharma TP. 2003. Bandgap
Determination of Ni–Zn Ferrites. Indian Academy of Sciences. Jurnal
Material Scients. 26 (4), pp. 387–389.
Kurniawan A, Yosman D, Arif A, Juansah J, Irzaman. 2015. Development and
Application of 0.5Sr0.5TiO3 (BST) Thin Film as Temperature Sensor for
Satellite Technology. J Proc Env Sci. Vol 24: 335-339.

13
Nuayi Abd. W., Alatas H., Irzaman, and Rahmat M. 2014. Enhancement of
Photon Absorption on Ba�Sr1−�TiO3 Thin-Film Semiconductor Using
Photonic Crystal. Hindawi Publishing Corporation International Journal of
Optics Volume 2014, Article ID 534145.
Remmel T, Gregory R, Baumert B. 1999. Characterization of Barium Strontium
Titanate Films Using XRD. JCPDS-International Center of Diffraction Data.
Seo J. Y., Park S. W. 2004. ChemicalMechanical Planarization Characteristic of
Ferroelektrik Film for FRSM Aplication. Journal of Korean Physical Society,
Vol 45, No . 3, Page 769-772
Setiawan A. Aminullah, Juansah J., Irzaman. 2016. Optical and Electrical
Characterizations of Niobium-Doped Ba0.25Sr0.75TiO3 (BSNT) On
P-Type
Silicon and Corning Glass Substrates and Its Implementation as Photodiode on
Satellite Of LAPAN – IPB. Procedia Enviromental Sciences 33 (2016) 620 –
625
Tien, C. 2006. Makanan dan Perspektif Al Quran dan Ilmu Gizi. Jakarta : Balai
Penerbit FKUI
Vipin K, Sharma KRS, Sharma TP, Singh V. 1998. Bandgap Determination in
Thick Films from Reflectance Measurements, Jurnal Optical Materials 12
(1999). 115-119.

LAMPIRAN

14

Lampiran 1 Perhitungan nilai hkl
Perhitungan hkl BST 0%
2θ

θ

intensitas

38,32
44,5
64,88

2θ

18
112
86

2θ
38,28
44,48
64,84

2θ
38,22
44,52
64,8

2θ
38,34
44,52
64,86

24
118
110

intensitas

sinθ

θ

Perhitungan hkl BST + pendadah Niobium Oksida 5%
sin θ sin2 θ / sin2 θ / sin2 θ / sin2 θ / sin2 θ / sin2 θ / sin2 θ / sin2 θ /A

sinθ

θ

sinθ

Perhitungan hkl BST + pendadah Klorofil 5%
sin θ sin2 θ / sin2 θ / sin2 θ / sin2 θ / sin2 θ / sin2 θ / sin2 θ / sin2 θ /A

12
50
36

19,11 0,327223 0,107075 0,05353746 0,03569164 0,02676873 0,02141498 0,01784582 0,01529642 0,01338437
3
22,26 0,378628 0,143359 0,07167953 0,04778635 0,03583976 0,02867181 0,02389318 0,02047987 0,01791988 4,01660041
32,4 0,535585 0,286851 0,1434255
0,095617 0,07171275 0,0573702 0,0478085 0,04097871 0,03585637 8,03692382

intensitas

Perhitungan hkl BST + pendadah Klorofil 10%
sin θ sin2 θ / sin2 θ / sin2 θ / sin2 θ / sin2 θ / sin2 θ / sin2 θ / sin2 θ /A

22
114
70

θ

sinθ

s

2

19,17 0,328212 0,107723 0,05386153 0,03590769 0,02693076 0,02154461 0,01795384 0,01538901 0,01346538
3
22,26 0,378628 0,143359 0,07167953 0,04778635 0,03583976 0,02867181 0,02389318 0,02047987 0,01791988 3,99243375
32,43 0,536027 0,287325 0,14366226 0,09577484 0,07183113 0,0574649 0,04788742 0,04104636 0,03591556 8,00175511

111
200
220

hkl
3
4
8

s

3,0000
3,9977
8,0215

2

hkl
3
4
8

3,0000
4,0135
8,0098

Perhitungan hkl BST + Pendadah Niobium Oksida 10%
sin2 θ sin2 θ / sin2 θ / sin2 θ / sin2 θ / sin2 θ / sin2 θ / sin2 θ / sin2 θ /A

19,14 0,327718 0,107399 0,05369939 0,03579959 0,02684969 0,02147975 0,0178998 0,01534268 0,01342485
22,24 0,378305 0,143115 0,07155731 0,04770487 0,03577865 0,02862292 0,02385244 0,02044495 0,01788933
32,42 0,535879 0,287167 0,14358332 0,09572222 0,07179166 0,05743333 0,04786111 0,04102381 0,03589583

s

3,000000
3,993038
8,014198

2

19,16 0,328047 0,107615 0,05380746 0,03587164 0,02690373 0,02152298 0,01793582 0,01537356 0,01345186
22,31 0,379435 0,143971 0,07198546 0,04799031 0,03599273 0,02879418 0,02399515 0,02056727 0,01799637
32,43 0,536027 0,287325 0,14366226 0,09577484 0,07183113 0,0574649 0,04788742 0,04104636 0,03591556

26
116
116

intensitas

sin2 θ sin2 θ / sin2 θ / sin2 θ / sin2 θ / sin2 θ / sin2 θ / sin2 θ / sin2 θ /A

19,16 0,328047 0,107615 0,05380746 0,03587164 0,02690373 0,02152298 0,01793582 0,01537356 0,01345186
22,25 0,378466 0,143237 0,07161841 0,04774561 0,0358092 0,02864736 0,0238728 0,0204624 0,0179046
32,44 0,536174 0,287482 0,1437412 0,09582747 0,0718706 0,05749648 0,04791373 0,04106891 0,0359353

θ

intensitas

38,32
44,62
64,86

sinθ

111
200
220

hkl
3
4
8

s

111
200
220

hkl
3
4
8

s

111
200
220

hkl
3
4
8

111
200
220

15

RIWAYAT HIDUP
Penulis dilahirkan di Garut pada tanggal 2 November 1985 dari pasangan
Bapak Ende Aji dan Ibu Nyai Uneh. Penulis merupakan putra ketiga dari empat
bersaudara. Penulis menempuh pendidikan di SDN Cinagara 2 Garut pada tahun
1992-1998, SLTPN 2 Ciawi Tasikmalaya pada tahun 1998-2001,
SMUN 1 Malangbong Garut pada tahun 2001-2004 dan pada tahun yang sama
penulis diterima sebagai mahasiswa IPB melalui jalur USMI di jurusan Fisika,
Fakultas Matematika dan Ilmu Penegetahuan Alam. Penulis menyelesaikan studi
strata satu (S1) pada tahun 2008.
Tahun 2009 penulis menjadi pengajar di SMA YPHB Bogor hingga Tahun
2011. Tahun 2011 penulis diterima menjadi staf pengajar di Program Diploma
IPB mengajar di Program Keahlian Teknik Komputer. Pada tahun 2014 penulis
melanjutkan pendidikan ke Sekolah Pascasarjana Institut Pertanian Bogor
Program Mayor Biofisika.