Sifat Optik Film HASIL DAN PEMBAHASAN

11 2 Theta 20 40 60 80 100 Sampel A Sampel B Sampel C Sampel D Gambar 4.1 Pola difraksi sinar-X film Ba 0,5 Sr 0,5 TiO 3 Tabel 4.1 Taksiran sudut difraksi dan indeks miller film Ba 0,5 Sr 0,5 TiO 3 Sudut difraksi 2 θ Indeks miller h k l Film A Film B Film C Film D 33,74 31,61 30,90 - 1 1 0 38,12 38,33 37,98 37,97 1 1 1 44,30 44,55 44,15 44,13 2 0 0 64,33 64,97 64,50 64,52 2 2 0 77,80 78,15 77,74 77,65 3 1 1 Tabel 4.2 Parameter kisi film Ba 0,5 Sr 0,5 TiO 3 berstruktur tetragonal Waktu annealing jam Parameter kisi Å a=b c 8 4,214 4,203 15 4,052 4,065 22 4,017 4,008 29 4,018 4,027 Tabel 4.2 memperlihatkan parameter kisi a, b, dan c film yang nilainya cenderung menurun seiring lamanya waktu annealing. Semakain lama proses annealing akan mengakibatkan ukuran butir kristal film membesar seperti yang pernah dilakukan oleh peneliti lain [23]. Membesarnya ukuran butir mempengaruhi jarak atom-atom dalam kristal yang semakin berdekatan sehingga akan mengakibatkan parameter kisi menurun.

4.2 Sifat Optik Film

Alat yang digunakan dalam karakterisasi ini yaitu spektrofotometer. Dalam spektrofotometer fenomena yang terjadi merupakan interaksi sampel dengan panjang gelombang yang dibangkitkan dari sumber. Panjang gelombang yang digunakan yaitu panjang gelombang cahaya tampak. Karakterisasi ini dilakukan untuk mengetahui seberapa besar tingkat absorbansi dan reflektansi dari film yang dibuat pada panjang gelombang cahaya tampak. Setelah dilakukan karakterisasi diperoleh kurva hubungan absorbansi dengan panjang gelombang seperti yang ditunjukkan pada Gambar 4.2. Dari kurva tersebut terlihat sampel C menyerap cahaya tampak paling banyak daripada sampel A, B, dan D. [111] [110] [110] [110] [200] Si 100 [200] [311] 1 1 2 3 4 3 4 2 12 Sampel A menyerap cahaya paling banyak dari panjang gelombang 570-600 nm yaitu warna kuning dan paling rendah pada panjang gelombang 450-500 nm yaitu warna biru. Sampel B menyerap cahaya paling banyak pada panjang gelombang 450-500 nm dan 570-600 nm sedangkan paling rendah pada panjang gelombang 500-550 nm yaitu warna hijau dan 620-750 nm yaitu warna merah. Sampel C paling banyak menyerap panjang gelombang warna biru dan merah sedangkan paling rendah pada panjang gelombang warna hijau. Sedangkan sampel D, kurva absorbansi yang diperoleh hampir membentuk garis lurus horizontal, artinya tingkat absorbansinya hampir sama untuk setiap panjang gelombang seperti yang ditunjukkan pada Gambar 4.2. Selain pengukuran absorbansi juga dilakukan pengukuran terhadap besar reflektansi film. Kurva reflektansi yang dihasilkan merupakan kebalikan dari absorbansi. Dari kurva tersebut dapat dilihat bahwa sampel A paling banyak mereflektansi cahaya daripada sampel B, sampel C, dan sampel D karena tingkat absoransinya paling rendah. Perbedaan absorbansi ini mungkin disebabkan oleh posisi atom pada kristal film dari setiap sampel berbeda-beda. Nilai serapan film ini jika dikaitkan dengan pengukuran I-V diperoleh hubungan semakin tinggi nilai absorbansi dari film akan dihasilkan arus yang semakin besar. Dari kurva I-V sampel A, sumber cahaya warna kuning menghasilkan arus lebih besar daripada sumber cahaya warna hijau dan merah karena warna kuning paling banyak diserap. Sedangkan absorbansi sampel B, sampel C, dan sampel D yang hampir merata untuk setiap panjang gelombang menyebabkan kurva I-V yang dihasilkan hampir sama. Tabel 4.4 menunjukkan nilai indeks bias dan energy gap film. Indeks bias dapat dicari dengan menggunakan persamaan 2.2, sedangkan energy gap diperoleh dengan memplotkan kurva αhν 2 dan Energi, dengan E = , keterangan: α adalah koefisien absorbansi, h adalah konstanta planck 4,136 x 10 -15 eV.s, ν adalah frekuensi, c adalah kecepatan cahaya 2,998 x 10 8 ms, dan λ adalah panjang gelombang dalam satuan meter. Pada Gambar 4.6 dapat dilihat pengaruh lama annealing film terhadap sifat optiknya. Film dengan waktu annealing 8 jam memiliki persen reflektansi dan indeks bias paling besar, sedangkan film dengan waktu annealing 22 jam memiliki persen reflektansi dan indeks bias paling kecil, artinya semakin lama proses annealing dilakukan cenderung memiliki indeks bias yang semakin kecil dan energy gap film cenderung meningkat. Panjang gelombang cahaya tampak ditabelkan dalam Tabel 4.3 [30]. Tabel 4.3 Spektrum panjang gelombang cahaya tampak Spektrum Panjang gelombang nm Ungu 380 - 450 Biru 450 - 495 Hijau 495 - 570 Kuning 570 - 590 Jingga 590 - 620 Merah 620 - 750 Panjang gelombang nm 400 500 600 700 800 900 A bso rb an si a .u 1 2 3 4 5 Gambar 4.2 Hubungan absorbansi dan panjang gelombang Panjang gelombang nm 400 500 600 700 800 900 R ef le kt an si 2 4 6 8 10 12 Sampel A Sampel B Sampel C Sampel D Gambar 4.3 Hubungan reflektansi dan panjang gelombang 1 3 2 4 1 2 3 4 1 1 2 2 3 4 3 4 13 Tabel 4.4 Indeks bias dan energy gap film Ba 0,5 Sr 0,5 TiO 3 Sampel film Indeks bias Band gap Eg eV A 1,93 2,54 B 1,64 3,12 C 1,31 2,97 D 1,60 3,19 Energi eV 1,6 1,8 2,0 2,2 2,4 2,6 2,8 3,0 5e+11 1e+12 1e+12 2e+12 3e+12 3e+12 Gambar 4.4 Cara menentukan energy gap sampel A Energi eV 1,6 1,8 2,0 2,2 2,4 2,6 2,8 3,0 3,2 3,4 0,0 5,0e+12 1,0e+13 1,5e+13 2,0e+13 2,5e+13 3,0e+13 3,5e+13 Gambar 4.5 Cara menentukan energy gap sampel B Energi eV 1,6 1,8 2,0 2,2 2,4 2,6 2,8 3,0 3,2 1e+12 2e+12 3e+12 4e+12 5e+12 6e+12 Gambar 4.6 Cara menentukan energy gap sampel C Energi eV 1,6 1,8 2,0 2,2 2,4 2,6 2,8 3,0 3,2 3,4 5e+11 1e+12 1e+12 2e+12 3e+12 3e+12 Gambar 4.7 Cara menentukan energy gap sampel D

4.3 Konstanta Dielektrik