BAB I PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang
Film merupakan
material yang
memberikan harapan
baru dalam
pengembangan device sel surya agar memenuhi persyaratan, antara lain biaya
rendah dan stabilitas material yang baik. Perangkat dan bahan film juga dapat
meminimalkan
bahan beracun
karena kuantitas penggunaannya pada permukaan
dan lapisan film terbatas [1]. Bahan ferroelektrik yang digunakan
pada pembuatan film adalah LiNbO
3
. lithium niobate
LiNbO
3
merupakan bahan
ferroelektrik penting
karena sifat sifat
piezoelektrik, electrooptical, pyroelectrical dan photorefractive yang sangat baik [2].
Pembuatan film LiNbO
3
menggunakan peralatan yang cukup sederhana, biaya
murah, dan dilakukan dalam waktu yang relatif singkat.
Terdapat berbagai macam metode yang digunakan dalam pembuatan film tipis,
antara lain berupa teknik deposisi film seperti sputtering, pulsed laser deposition
PLD, chemical solution deposition CSD dan chemical vapor deposition CVD [3].
Metode yang digunakan dalam penelitian ini adalah metode CSD chemical solution
deposition, karena metode CSD memiliki kontrol stoikiometri yang baik, mudah
dibuat, dan sintesisnya dapat terjadi pada suhu rendah.
Penelitian film LiNbO
3
yang dilakukan adalah untuk melihat sifatnya melalui kurva
hubungan tegangan dan arus I V dan sifat konduktivitas listriknya. Substrat yang
digunakan untuk melihat hubungan I V dan konduktivitas listriknya adalah silikon tipe p
pada suhu annealing 900
C dan lama waktu annealing 1 jam, 8 jam, 15 jam dan
22 jam.
1.2 Tujuan Penelitian
Tujuan umum penelitian ini adalah menumbuhkan film LiNbO
3
pada substrat silikon tipe p dan menguji sifat listrik, sifat
optik dan karakterisasi struktur film LiNbO
3
. Tujuan khusus penelitian adalah:
1 Melakukan pembuatan film LiNbO
3
murni 2
Melakukan karakterisasi arus tegangan I V pada setiap film.
3 Menguji sifat ferroelektrik film.
4 Menentukan konstanta dielektrik film
dan waktu responnya. 5
Menentukan karakterisasi konduktivitas film.
6 Menentukan karakterisasi reflektansi
dan absorbansi film. 7
Menentukan karakterisasi XRD pada film.
8 Mempelajari pengaruh molaritas pada
proses karakterisasi film LiNbO
3
. Tujuan akhir penelitian ini adalah
mengetahui dan mempelajari karakterisasi film LiNbO
3
dengan menguji sifat listrik, sifat optik dan struktur film LiNbO
3
.
1.3 Perumusan Masalah
1. Bagaimana
hasil perbedaan
karakterisasi sifat listrik, sifat optik dan sifat struktur film lithium niobate
LiNbO
3
yang dibuat dengan perbedaan waktu annealing 1 jam, 8 jam, 15 jam
dan 22 jam serta perbedaan molaritas 0,5 M, 1 M, dan 2 M pada suhu tetap
900
o
C?. 2.
Apa ketebalan film mempengaruhi konstanta
dielektrik film
dan konduktivitas film?.
1.4 Hipotesis
Perbedaan waktu
annealing film
LiNbO
3
dan perbedaan
molaritas mengakibatkan sifat struktur kristalnya
berubah. Semakin lama film LiNbO
3
dilakukan annealing pada suhu 900
o
C maka film LiNbO
3
akan mempunyai sifat listrik, sifat optik dan sifat struktur yang lebih baik
dari film LiNbO
3
yang lebih singkat waktu annealingnya.
Molaritas film
LiNbO
3
sebesar 2 M akan mempunyai sifat listrik, sifat optik dan sifat struktur yang lebih baik
dari film
LiNbO
3
yang lebih
kecil molaritasnya.
Konstanta dielektik
dan konduktivitas listrik film LiNbO
3
meningkat jika waktu annealing lebih lama dan
molaritas yang semakin besar. Konstanta dielektrik dan konduktivitas listrik film
LiNbO
3
yang paling baik pada waktu annealing 22 jam dan molaritas yang paling
baik pada molaritas 1 M.
BAB II TINJAUAN PUSTAKA
2.1 Bahan Ferroelektrik
Ferroelektrik, terutama pada oksida kompleks dengan struktur perovskit, adalah
bahan yang multifungsional. Sensitivitas
2
dari sifat fisik permitivitas, indeks bias, permeabilitas magnetik dari bahan bahan
terhadap suhu, medan listrik, medan magnet dan tekanan, khususnya yang mendekati
pada suhu fase transisi, membuatnya menarik untuk diaplikasikan pada perangkat
elektronik dan optik contohnya telepon mobile dan modulator optik [4].
Bahan ferroelektrik pada fase polar memiliki polarisasi spontan yang stabil yang
dapat diaktifkan oleh medan listrik [5]. Polarisasi yang terjadi merupakan hasil dari
penerapan medan yang mengakibatkan adanya ketidaksimetrisan struktur kristal
pada suatu material ferroelektrik. Polarisasi ini dapat dihilangkan dengan memberikan
medan eksternal yang arahnya berlawanan. Sifat listrik yang ditunjukkan berupa sifat
mikroskopiknya. Muatan positif dan negatif pada material ini tidak selalu terdistribusi
secara simetris. Momen dipol per satuan volume disebut sebagai polarisasi dielektrik.
2.2 Lithium Niobate LiNbO
3
Film LiNbO
3
telah banyak menarik perhatian karena dapat dimanfaatkan untuk
potensi listrik, aplikasi optik dan akustik. LiNbO
3
merupakan bahan ferroelektrik penting
karena mempunyai
sifat sifat piezoelektrik, electrooptical, pyroelectrical
dan photorefractive [2]. LiNbO
3
dibuat berdasarkan reaksi antara lithium asetat dan
niobium oksida. Berikut ini merupakan persamaan reaksi LiNbO
3
.
2LiC
2
H
3
O
2
+ Nb
2
O
5
+ 4O
2
2LiNbO
3
+ 3H
2
O + 4CO
2
Struktur LiNbO
3
pada suhu kamar berbentuk
mendekati rhombohedral
trigonal dengan group ruang R3c dengan group point 3m. Di permukaan suhu fase
transisi, kristal berubah bentuk menjadi centrosymetric dengan group ruang R3m.
Lithium niobate
LiNbO
3
adalah senyawa niobium, lithium dan oksigen.
Lithium niobate adalah material yang tidak larut dalam air yang berbentuk padatan.
Lithium niobate memiliki sistem kristal trigonal, yang tidak memiliki simetri inversi
dan ferroelectricity menampilkan, efek Pockels efek yang merupakan dasar dari
operasi sel Pockels, sel Pockels mungkin digunakan untuk memutar polarisasi dari
sinar yang lewat, efek piezoelektrik, fotoelastisitas
dan polarisabilitas
optik nonlinier. Hal ini transparan untuk panjang
gelombang antara 350 dan 520 nanometer. Lithium niobate LiNbO
3
dapat diolah oleh magnesium oksida, yang meningkatkan
ketahanan terhadap kerusakan optik juga dikenal sebagai kerusakan photorefractive
ketika diolah di atas ambang rusak optik. Dopan tersedia lainnya adalah Fe, Zn, Hf,
Cu, Gd, Er, Y, Mn dan B. Lithium niobate digunakan
secara luas
di pasar
telekomunikasi, misalnya dalam telepon mobile dan modulator optik. Ini adalah
bahan pilihan untuk pembuatan perangkat akustik gelombang permukaan.
2.3 Sifat Listrik Dielektrik