Tegangan yang menyebabkan arus mulai naik saat pengukuran karakterisasi
arus-tegangan disebut tegangan knee. Nilai tegangan knee film LiTaO
3
setelah proses annealing
ditunjukkan pada Tabel 4.2. Berdasarkan data yang diperoleh, suhu dan
waktu annealing mempengaruhi nilai tegangan knee. Pada film LiTaO
3
setelah proses annealing pada suhu 800
o
C selama 15 jam menunjukkan nilai tegangan knee
yang paling rendah yaitu sebesar 1 volt. Karakterisasi sifat listrik dan material
mikrostruktur banyak dipengaruhi oleh metode pembuatan film, suhu annealing dan
ukuran grain
.
22
Perubahan suhu
mengakibatkan terjadinya perubahan bentuk lengkung ciri dioda pada tegangan knee dan
arus breakdown. Jika suhu dinaikkan maka tegangan knee berkurang, tetapi arus
breakdown
bertambah dan kemiringan lengkung ciri pada tegangan mundur pun
bertambah.
13
Namun berdasarkan Tabel 4.2, terjadi fluktuasi nilai tegangan knee. Hal ini
terjadi karena adanya pengaruh waktu annealing
. Film LiTaO
3
ini dapat diaplikasikan sebagai sensor warna. Terlihat dari
Gambar 4.4 yang menunjukkan hubungan arus-tegangan pada kondisi yang diberi filter
untuk film LiTaO
3
setelah proses annealing pada suhu 800
o
C. Semakin meningkatnya suhu dan waktu annealing, sensitivitasnya
semakin berkurang ditunjukkan oleh grafik yang berimpit seperti pada Gambar 4.5 dan
Gambar 4.6 untuk film LiTaO
3
setelah proses annealing pada suhu 850
o
C dan 900
o
C.
4.3 Karakterisasi Sifat Optik
Karakterisasi sifat optik dilakukan untuk mempelajari tingkat absorbansi dan
reflektansi film LiTaO
3
terhadap panjang gelombang cahaya dari 350-950 nm. Film
LiTaO
3
setelah proses annealing selama 8 jam pada suhu 800
o
C merupakan yang terbaik karena absorbansinya paling tinggi.
Nilai absorbansi yang tinggi menunjukkan bahwa film LiTaO
3
banyak menyerap energi foton dari cahaya yang mengenainya.
Gambar 4.7
menunjukkan hubungan
absorbansi dan panjang gelombang film LiTaO
3
setelah proses annealing. Dari grafik tersebut dapat dilihat nilai absorbansi dari
film LiTaO
3
setelah proses annealing pada suhu 800
o
C selama 8 jam lebih tinggi dibandingkan film LiTaO
3
setelah proses annealing
selama 1 jam, 15 jam dan 22 jam. Sedangkan pada suhu annealing 850
o
C dan 900
o
C tidak menunjukkan perbedaan yang jelas berdasarkan absorbansinya karena
grafiknya cenderung
berimpit dan
bertumpuk Film
LiTaO
3
setelah proses
annealing pada suhu 800
o
C selama 8 jam dan 22 jam menyerap paling banyak cahaya
pada rentang
panjang gelombang
380-450 nm. Intensitas absorbansi film LiTaO
3
setelah proses annealing selama 8 jam lebih tinggi. Selain itu, grafik
absorbansi pada rentang panjang gelombang 450-950 nm cenderung horizontal, hal ini
menunjukkan bahwa film LiTaO
3
dapat menyerap seluruh cahaya pada rentang
panjang gelombang tersebut. Pada film LiTaO
3
setelah proses annealing selama 1 jam dan 15 jam menyerap cahaya pada
rentang panjang gelombang 380-600 nm, namun intensitas absorbansi yang lebih
tinggi pada film LiTaO
3
setelah proses annealing
selama 15 jam. Terdapat hubungan antara nilai absorbansi ini dengan
nilai arus pada karakterisasi arus-tegangan. Semakin tinggi nilai absorbansinya, maka
semakin tinggi pula kenaikan arus listrik dan sebaliknya.
Reflektansi pemantulan merupakan kebalikan dari absorbansi yang diperlihatkan
dalam Gambar 4.8, hubungan antara reflektansi dan panjang gelombang pada
rentang 350-950 nm. Energi bandgap dapat dicari menggunakan perhitungan dari
reflektansi.
19
Perhitungan nilai energi bandgap
dilakukan dengan
metode perhitungan reflektansi yang menggunakan
persamaan 2.2.
19
Energi bandgap pada metode perhitungan reflektansi diperoleh
dari ekstrapolasi [lnR
max
-R
min
R-R
min
]
2
ke 0, dengan sumbu x adalah hv dan sumbu y
adalah [lnR
max
-R
min
R-R
min
]
2
seperti diperlihatkan oleh Gambar 4.9.
Selain energi
bandgap ,
dengan menggunakan persamaan 2.2 dapat
diperoleh koefisien absorbansi optis dari
spektrum reflektansi
24
dan harga ketebalan lapisan film yang didapatkan dari metode
volumetrik pada persamaan 2.1.
5
Tabel 4.3 menunjukkan ketebalan film LiTaO
3
setelah proses annealing menggunakan metode
volumetrik. Perhitungan lengkap ketebalan film LiTaO
3
dapat dilihat pada Lampiran 1. Ketebalan film LiTaO
3
bervariasi. Hal ini disebabkan oleh beberapa faktor.
Pertama faktor suhu substrat. Proses terjadinya film disebabkan atom berdifusi di
sekitar substrat yang dipengaruhi suhu substrat. Ketika suhu substrat mencapai suhu
optimum, atom yang terbentuk menyebar secara merata di permukaan substrat
sehingga meningkatkan laju penumbuhan film. Sedangkan ketika suhu substrat
melewati suhu optimum, atom yang terbentuk dapat terlepas dari permukaan
substrat evaporasi yang mengakibatkan laju penumbuhan film menurun. Kedua,
metode CSD bergantung pada keterampilan penetesan larutan di permukaan spin coater.
Ketebalan film pun akan berbeda. Ketiga, dari hasil penelitian yang dilakukan, ada
beberapa bagian film yang menjadi kering dan lepas dari substrat sehingga mengurangi
ketebalan film.
25
Ketebalan film sangat berpengaruh terhadap besar energi bandgap. Variasi
suhu dan
waktu annealing
juga mempengaruhi besarnya energi bandgap
dari film LiTaO
3
. Film LiTaO
3
telah ditumbuhkan Youssef et al dengan teknik
sol-gel pada suhu annealing 600-750
o
C. Didapatkan puncak 006 yang sensitif
terhadap variasi suhu annealing dan hasil yang paling baik pada suhu 700
o
C dengan energi bandgap yang diperoleh sebesar
4,6 eV.
25
Sedangkan, energi bandgap film LiTaO
3
pada penelitian ini diperoleh pada rentang
nilai 2,62-3,43
eV seperti
ditunjukkan pada Tabel 4.4. Dilihat dari nilai energi bandgap yang diperoleh, film
LiTaO
3
merupakan semikonduktor
berdasarkan literatur 1-6 eV.
20
Film LiTaO
3
setelah proses annealing pada suhu 800
o
C, 8 jam dan 850
o
C, 22 jam memiliki energi bandgap paling tinggi
sebesar 3,43 eV. Diperlukan energi yang cukup besar pada elektron untuk tereksitasi
dari pita valensi ke pita konduksi. Sedangkan pada film LiTaO
3
setelah proses annealing
800
o
C selama 1 jam, energi bandgap yang diperoleh sebesar 2,62 eV.
Hal ini memudahkan elektron untuk tereksitasi dari pita valensi ke pita konduksi
karena energi yang dibutuhkan tidak terlalu besar.
Gambar 4.7 Hubungan absorbansi dan panjang gelombang film LiTaO3 setelah proses annealing pada variasi suhu a 800
o
C, b 850
o
C, c 900
o
C terhadap waktu annealing
Gambar 4.8 Hubungan reflektansi dan panjang gelombang film LiTaO
3
setelah proses annealing pada variasi suhu a 800
o
C, b 850
o
C, c 900
o
C terhadap waktu annealing
Gambar 4.9 Energi bandgap film LiTaO
3
setelah proses annealing pada suhu a 800
o
C, b 850
o
C, c 900
o
C terhadap variasi waktu annealing
Tabel 4.3 Ketebalan film LiTaO
3
setelah proses annealing
Tabel 4.4 Energi bandgap film LiTaO
3
4.4 Karakterisasi XRD
