BAB V KESIMPULAN DAN SARAN
5.1 Kesimpulan
Dari hasil penelitian ini dapat disimpulkan bahwa uji sifat listrik film tipis BST dan struktur kristal fotodioda dengan variasi pendadahan ferium
menggunakan metode chemical solution deposition CSD maka film tipis BST merupakan semikonduktor ,karena mempunyai nilai konduktivitas listrik dalam
selang semikonduktor. Spektrum serapan Ba
0,5
Sr
0,5
TiO
3
BST terjadi pada daerah cahaya tampak. Hasil XRD menunjukkan bahwa BST berstruktur kubus dengan
parameter kisi 4,0648 Å. Hasil SEM dan EDAX menunjukkan bahwa BST yang didadah ferium oksida sesuai dengan banyaknya penambahan pendadah ferium.
Karakterisasi arus-tegangan dan konduktivitas listrik dari film tipis merupakan fotodioda, sehingga layak untuk digunakan sebagai bahan dasar pembuatan sensor
dalam berbagai aplikasi device elektronik.
5.2 Saran
Penelitian lanjutan tentang BST sangat diharapkan agar dapat membantu menyediakan bahan dasar yang nantinya digunakan dalam industri elektronik
terutama yang berkaitan dengan sensor. Perlu diperhatikan hal-hal yang mungkin dapat mempengaruhi nilai akurasi sensor yang menggunakan film tipis BST yaitu:
jarak waktu antar kegiatan, timbangan elektronik yang tidak stabil, karena ini merupakan hal-hal yang bisa saja terabaikan sehingga dikhawatirkan mengurangi
nilai keabsahanya.
DAFTAR PUSTAKA
Aep. 2008. Uji Sifat Listrik dan Optik Ba
0.25
Sr
0.75
TiO
3
yang didadah Niobium BSNT ditumbuhkan diatas substra silikon Tipe-P dan gelas korning
dengan penerapanya sebagai fotodioda. Agung. 2008. Efek Fotovoltaik dan Piroelektri Ba
0,25
Sr
0,75
TiO
3
BST yang didadah Niobium BNST menggunakan metode Chemical Solution
Deposition. Ban Z G, Alpay SP. 2002. Phase diagrams and dielectric response of epitaxial
barium stronsium titanate films: A theoretical analysis. J Appl Phys 91 11 : 9288-9296
Bernard Jaffe, William R. Cook, Jr., and Hans Jaffe, Piezoelectric Ceramics, Academic Press Limited, 1971, pp49-51.6. ibid, p50Kwok KN 1995.
Complete Guide To Semikonductor Device. United States Of America : McGraw-Hill, inc.
Erviansyah R, 2010. Studi karakteristik sensor cahaya dan sensor suhu berbasis film tipis Ba
0,25
Sr
0,75
TiO
3
BST yang didadah ferium oksida BFST menggunakan metode chemical solution deposition
Giridharam NV. 2001 Struktural, Morphologi and electrical studies on Barium
Stronsium Titanate film by sol-gel technique. Cryst Res Technol 36 1 : 65- 77.
Irzaman 2008. Studi fotodioda film tipis semikonduktor BST didadah tantalum. Jurn sai Mate Indo
102 : 18-24
Irzaman, Arif A, Syafutra H, Romzie M. 2009. Studi konduktivitas listrik, kurva I-V dan celah energy fotodioda berbasis film tipis semikonduktor BST yang
didadah gallium menggunakan metode chemical solution deposition CSD jurn Apl
51:22-30.
Irzaman, Y.Davina, A. Fuad, P. Arifin, M. Budiman, and M. Barmawi. 2003. Physical and Pyroelectric Properties of Tantalum Oxide Doped Lead
Zirconium Titanate [Pb
0,9950
Zr
0,525
Ti
0,465
Ta
0,010
O
3
] Thin Film and Its
Application for IR Sensor. Physica Status Solidi a, Germany, 199 3 416 - 424.
Kingery W. D., Bowen H. K., and Uhlmann D.R., Introduction to Ceramics, 2nd ed.John Wiley Sons, New York, pp 913-973
Kwok KN 1995. Complete Guide to Semikonduktor device. United States of America : McGraw-Hill, inc
Moulson A. J. Herbert J. 1990. Electroceramics, Chapman and Hall, pp182-205.8. ibid, pp 182-184.
Novianty I, Yani S, Cahyani R, Athiyah Z, Casnan, Fendi, Serah S, Hartono J, Rofiah N, Syahfutra H, Akhiruddin, Irzaman.2010. Electrical properties of
photoconductivity based Ba
0,5
Sr
0,5
TiO
3
thin film doped Fe
2
O
3
as light sensor. Departemen Fisika Institut Pertanian Bogor
Robert WS, 1997. Deposition of Perovskite Thin Films.Department of Ceramic and Materials Engineering, Clemson University
Schwartz R W. 1997. Chemical solution deposition of perovskite thin films. Chem Mater 9 11: 2325-2340.
Syafutra H, Irzaman, Darmasetiawan H, Herdianata H, Heriawati F, Hikam M, Arifin P. 2008. Penumbuhan film tipis BST diatas substrat Si 100 tipe-p
untuk aplikasi sensor cahaya. Di dalam: peningkatan peran sains dalam pertanian dan industri. Prosiding seminar nasional sains II; Bogor, 14 Nov
2009: Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam, Institut Pertanian Bogor.
Setiawan A. 2008. Uji sifat listrik dan optic BST yang didadah niobium BSNT ditumbuhkan diatas substrat Si 100 tipe-p dan gelas corning dengan
penerapannya sebagai fotodioda [skripsi]. Bogor: Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan alam, Institut Pertanian Bogor
Thomes W. J., Jr., K. Simmons-Potter, B. G. Potter, Jr., L. S. Weichman, “Transient radiation-induced effects in magnesium-doped lithium niobate,”
Proc. of PRICM4, ed. by S. Hanada, Z. Zhong, et. al., 1415-1418, 2001. 38
L A M P I R A N
Lampiran 1. Data Karakterisasi I-V
Tegangan V
2,5 5
7,5 10
Arus A Arus A
Arus A Arus A
Arus A gelap
terang gelap
terang gelap
terang gelap
terang gelap
terang
-1.00E+01 -5.60E-05
-1.59E-04 -1.11E-04
-1.61E-04 -1.77E-04
-5.04E-04 -1.51E-04
-2.76E-04 -5.14E-04
-1.05E-03 -9.80E+00
-7.12E-05 -1.49E-04
-1.11E-04 -1.58E-04
-1.79E-04 -5.42E-04
-1.52E-04 -2.85E-04
-5.10E-04 -1.09E-03
-9.60E+00 -7.10E-05
-1.49E-04 -1.11E-04
-1.51E-04 -1.71E-04
-6.26E-04 -1.39E-04
-2.67E-04 -4.83E-04
-1.18E-03 -9.40E+00
-6.00E-05 -1.37E-04
-1.02E-04 -1.52E-04
-1.69E-04 -6.19E-04
-1.39E-04 -2.61E-04
-4.85E-04 -1.14E-03
-9.20E+00 -6.80E-05
-1.36E-04 -1.06E-04
-1.43E-04 -1.57E-04
-6.09E-04 -1.34E-04
-2.54E-04 -4.66E-04
-1.10E-03 -9.01E+00
-5.57E-05 -1.28E-04
-9.64E-05 -1.44E-04
-1.58E-04 -5.46E-04
-1.25E-04 -2.41E-04
-4.45E-04 -1.26E-03
-8.80E+00 -6.40E-05
-1.22E-04 -9.86E-05
-1.37E-04 -1.49E-04
-4.85E-04 -1.29E-04
-2.41E-04 -4.42E-04
-1.24E-03 -8.60E+00
-5.96E-05 -1.23E-04
-8.97E-05 -1.28E-04
-1.43E-04 -4.72E-04
-1.17E-04 -2.31E-04
-4.17E-04 -1.20E-03
-8.40E+00 -5.31E-05
-1.14E-04 -8.97E-05
-1.27E-04 -1.42E-04
-4.66E-04 -1.13E-04
-2.16E-04 -4.07E-04
-1.18E-03 -8.20E+00
-5.60E-05 -1.15E-04
-8.66E-05 -1.16E-04
-1.33E-04 -4.40E-04
-1.13E-04 -2.16E-04
-4.01E-04 -1.14E-03
………………. ……………….
7.80E+00 1.12E-04
2.55E-04 1.04E-04
1.13E-04 4.29E-05
6.49E-05 5.94E-05
9.40E-05 1.67E-04
4.61E-04 8.00E+00
1.17E-04 2.67E-04
1.08E-04 1.23E-04
3.51E-05 7.42E-05
6.41E-05 8.83E-05
1.74E-04 3.93E-04
8.20E+00 1.28E-04
2.73E-04 1.18E-04
1.20E-04 4.49E-05
7.09E-05 7.09E-05
9.63E-05 1.95E-04
4.16E-04 8.40E+00
1.25E-04 2.89E-04
1.17E-04 1.32E-04
4.45E-05 8.58E-05
6.39E-05 1.02E-04
2.13E-04 4.44E-04
8.60E+00 1.33E-04
2.98E-04 1.27E-04
1.33E-04 4.38E-05
8.66E-05 7.28E-05
9.79E-05 2.74E-04
4.75E-04 8.80E+00
1.41E-04 3.22E-04
1.31E-04 1.41E-04
5.19E-05 9.63E-05
7.37E-05 1.12E-04
2.93E-04 4.91E-04
9.00E+00 1.45E-04
3.34E-04 1.36E-04
1.50E-04 4.87E-05
1.04E-04 7.09E-05
1.10E-04 2.43E-04
5.31E-04 9.20E+00
1.51E-04 3.00E-04
1.46E-04 1.51E-04
5.22E-05 1.05E-04
8.19E-05 1.17E-04
3.02E-04 5.56E-04
9.40E+00 1.50E-04
3.67E-04 1.45E-04
1.64E-04 5.79E-05
1.19E-04 7.82E-05
1.24E-04 2.80E-04
5.55E-04 9.60E+00
1.62E-04 3.86E-04
1.57E-04 1.66E-04
5.29E-05 1.27E-04
8.26E-05 1.20E-04
3.70E-04 6.07E-04
9.79E+00 1.59E-04
4.29E-04 1.64E-04
1.75E-04 6.57E-05
1.31E-04 9.06E-05
1.35E-04 4.05E-04
6.44E-04 1.00E+01
1.68E-04 5.30E-04
1.68E-04 1.87E-04
6.39E-05 1.49E-04
8.38E-05 1.33E-04
4.07E-04 6.78E-04
Lampiran 2. Data dan contoh perhitungan pengukuran konstanta dielektrik film tipis Ba
0,5
Sr
0,5
TiO
3
Kurva dielektrik silikon murni 41
Kurva dielektrik film tipis BST
m
1
= 0,1218 gr m
2
= 0,1110 gr R
= 2 kOhm A
film tipis
= 1,02 cm
2
A
kontak
= 5 mm
2
= 5 x 10
-6
m
2
ρ
ft
= 6,02 grcm
3
ε = 8,85 x 10
-12
fm V
= 0,63 . Vo = 0,63. 6
= 3,78 volt
Jadi jika diplot digambar maka didapatkan : = 0,5 µs = 0,5 x 10
-6
s = 5 x 10
-7
s C
BST
= =
= 2,5 x 10
-10
F d
= =
= 1,759 x 10
-3
cm = 1,759 x 10
-5
m
Konstanta dielektrik ε ε =
= =
103,47
Kurva dielektrik film tipis BST didadah Fe 2,5 m
1
= 0,1234 gr m
2
= 0,1211 gr R
= 2 kOhm A
film tipis
= 1 cm
2
A
kontak
= 4 mm
2
= x 10
-6
m
2
ρ
ft
= 6,02 grcm
3
ε = 8,85 x 10
-12
fm V
= 0,63 . Vo = 0,63. 6
= 3,78 volt
Jadi jika diplot digambar maka didapatkan : = 0,5 µs = 0,5 x 10
-6
s = 5 x 10
-7
s C
BST
= =
= 2,5 x 10
-10
F d
= =
= 3,821 x 10
-4
cm = 3,821 x 10
-6
m
Konstanta dielektrik ε ε =
= =
28,096
43
Kurva dielektrik film tipis BST didadah Fe 5
m
1
= 0,1167 gr m
2
= 0,1042 gr R
= 2 kOhm A
film tipis
= 0,99 cm
2
A
kontak
= 6,5 mm
2
= x 10
-6
m
2
ρ
ft
= 6,02 grcm
3
ε = 8,85 x 10
-12
fm V
= 0,63 . Vo = 0,63. 6
= 3,78 volt
Jadi jika diplot digambar maka didapatkan : = 0,5 µs = 0,5 x 10
-6
s = 5 x 10
-7
s C
BST
= =
= 2,5 x 10
-10
F d
= =
= 2,097 x 10
-3
cm = 2,097 x 10
-5
m
Konstanta dielektrik ε ε =
= =
134,434
Gambar 4. kurva dielektrik film tipis BST didadah Fe 7,5
m
1
= 0,1230 gr m
2
= 0,1200 gr R
= 2 kOhm A
film tipis
= 0,945 cm
2
A
kontak
= 5 mm
2
= x 10
-6
m
2
ρ
ft
= 6,02 grcm
3
ε = 8,85 x 10
-12
fm V
= 0,63 . Vo = 0,63. 6
= 3,78 volt
Jadi jika diplot digambar maka didapatkan : = 0,5 µs = 0,5 x 10
-6
s = 5 x 10
-7
s C
BST
= =
= 2,5 x 10
-10
F d
= =
= 5,273 x 10
-4
cm = 5,273 x 10
-6
m
Konstanta dielektrik ε ε =
= =
31,018
Gambar 5. kurva dielektrik film tipis BST didadah Fe 10 m
1
= 0,1186 gr m
2
= 0,1140 gr R
= 2 kOhm A
film tipis
= 1,045 cm
2
A
kontak
= 6 mm
2
= x 10
-6
m
2
ρ
ft
= 6,02 grcm
3
ε = 8,85 x 10
-12
fm V
= 0,63 . Vo = 0,63. 6
= 3,78 volt
Jadi jika diplot digambar maka didapatkan : = 0,5 µs = 0,5 x 10
-6
s = 5 x 10
-7
s C
BST
= =
= 2,5 x 10
-10
F d
= =
= 7,312 x 10
-4
cm = 7,312 x 10
-6
m
Konstanta dielektrik ε ε =
= =
35,843
46
Lampiran 3. Massa Film Tipis BST Sebelum dan Sesudah di
annealing
1. Massa BST sebelum diannealing
KodeNomor Massagram
A B
C D
E
1 0,1136
0,1133 0,1167
0,1230 0,1237 2
0,1239 0,1193
0,1202 0,1205 0,1252
3 0,1218
0,1234 0,1139
0,1276 0,1186 4
0,1211 0,1230
0,1196 0,1210 0,1204
5 0,1196
0,1115 0,1193
0,1155 0,0876
2. Massa BST setelah diannealing
KodeNomor Massagram
A B
C D
E
1 0,1111
0,1131 0,1042
0,1200 0,1203
2 0,1219
0,1172 0,1147
0,1178 0,1250
3 0,1110
0,1211 0,1123
0,1270 0,1140
4 0,1218
0,1245 0,1268
0,1166 0,1202
5 0,1162
0,1084 0,1560
0,0990 0,1143
Informasi tambahan: Kode:
A = Film tipis BST tanpa doping B = Film tipis BST didadah ferium 2,5
C = Film tipis BST didadah ferium 5 D = Film tipis BST didadah ferium 7,5
E = Film tipis BST didadah ferium 10
Lampiran 4. Data Konduktivitas Listrik Film Tipis BST dari
pengukuran Konduktansi
Doping Fe
2
O
3
luas kontak
mm
2
jarak antara 2 kontak cm
konduktansi nS
konduktivitas listrik nScm
4 0.5
74.3686 92960.75
2,5 4
0.5 120.2433333
150304.1667 5
4 0.5
271.9381 339922.625
7,5 4
0.5 343.2566667
429070.8333 10
4 0.5
298.13 372662.5
Contoh perhitungan Konduktivitas listrik BST murni
Dengan = konduktivitas listrik nScm
G = Konduktansi nS L = jarak antara 2 kontak cm
A = luas kontak cm
2
Untuk data yang lain, dapat dilakukan dengan cara yang sama. 49
Electrical Properties and Crystal Structure of Photodiode Ba
0,5
Sr
0,5
TiO
3
with Fe
2
O
3
Doping Variations ABSTRACT
Ba
0,5
Sr
0,5
TiO
3
BST thin film was doped by Ferium Fe
2
O
3
has been done with doping variation 2.5, 5, 7.5 and 10 above the substrate Si 100 p-type
using chemical solution deposition CSD methods by spin coating technique at 3000 rpm for ± 30 seconds. Ba
0,5
Sr
0,5
TiO
3
thin film made with 1 M concentration and the annealing temperature by 850
o
C. The results of current-voltage I-V curves characterization shows that the BST thin film and BFST are photodiodes.
Electrical conductivity values BST and BFST thin films are in the range of semiconductor materials and obtain the electrical conductivity increased when
the higher intensity light is used. The result of the dielectric constant increases with the addition of Fe
2
O
3
doping. SEM results showed that the BST and BFST material is a thin film with thickness of the order 10
-6
m. Result of XRD showed that BST and BFST is cubic.
Keywords
: BST, optical and electrical properties, structural characteristics.
RINGKASAN
Seorim Bessie G751090161. Uji Sifat Listrik dan Struktur Kristal Fotodioda Ba
0,5
Sr
0,5
TiO
3
dengan Variasi Pendadahan Fe
2
O
3
. Dibimbing oleh IRZAMAN dan IRMANSYAH.
Dalam penelitian ini dilakukan beberapa tahapan yang berkaitan dengan Uji Sifat Listrik dan Struktur Kristal Ba
0,5
Sr
0,5
TiO
3
dengan terlebih dahulu dilakukan pembuatan film tipis bahan ferroelektrik Ba
0,5
Sr
0,5
TiO
3
dengan menggunakan metode chemical solution deposition CSD. Sedangkan bahan yang digunakan
dalam penelitian ini adalah bubuk stronsium Asetat [SrCH
3
COOH
2
, 99], bubuk Barium Asetat [BaCH
3
COO
2
, 99] dan Titanium Isopropoksida [TiC
12
H
28
O
4
, 99,999] dalam bentuk cairan. Pelarut yang digunakan dalam penelitian yaitu 2-metoksietanol [H
3
COCH
2
CH
2
OH, 99] dan substrat yang digunakan adalah Si100 tipe-p. Untuk mendapatkan hasil yang baik dibutuhkan
takaran yang tepat sesuai proporsi yang diinginkan. Dalam penelitian ini perhitungan massa bahan dalam pembuatan larutan yang digunakan adalah: Massa
Barium asetat = 0,1916 x 0,0025 liter pelarut x 255, 439 grmol; massa Stronsium asetat 0,1543 x 0,0025 liter pelarut x 205,732 grmol; dan massa
Titanium Isopropoksida = 1 x 0,0025 liter pelarut x 284,291 grmol. Larutan Ba
0,5
Sr
0,5
TiO
3
didapat dari campuran Barium Asetat [BaCH
3
COOCH
2
OH, 99,9] Stronsium Asetat [SrCH
3
COO
2
, 99] dan Titanium Isoproksida [TiC
12
H
28
O
4
, 99,99] ke dalam pelarut 2-mitoksietanol [H
3
COOCH
2
OH, 99,9] sesuai takaran gram massa yang telah ditentukan. Setelah bahan-bahan
tersebut dicampur, substrat silikon yang telah dipotong dengan ukuran 1x1 cm
2
dan telah dicuci melalui proses pencucian substrat, kemudian diberi tetesan larutan untuk membentuk lapisan dengan cara spincoating dengan kecepatan putar
3000 rpm selama 30 detik. Setelah terbentuk lapisan tipis di atas substrat silikon, kemudian di annealing pada suhu 850
o
C dan dipertahankan selama 15 jam dengan laju kenaikan 100
o
Cjam.
Setelah selesai melakukan proses annealing maka substrat silikon di metalisasi dengan reaktor Metal Organic Chemical Vapor Deposition MOCVD, kemudian
dilakukan pemasangan kontak, lalu film tipis dikarakterisasi dengan spektrofotometer untuk mengetahui serapan panjang gelombang, kurva arus-
tegangan dan fotokonduktivitas listriknya. Kemudian karakterisasi sifat struktur meliputi SEM, EDAX dan XRD.
Pada pengamatan hasil karakterisitik spektrum serapan panjang gelombang, film tipis yang dihasilkan memiliki serapan pada panjang gelombang cahaya tampak.
Dengan adanya serapan pada panjang gelombang ini, maka film tipis berpotensi sebagai sensor. Kurva karakteristik arus-tegangan menunjukkan bahwa film tipis
merupakan fotodioda berdasarkan ciri kurva karakteristik dioda dan terjadi kurva karakteristik ketika dilakukan pengukuran pada kondisi gelap terang. Dari hasil
karakterisasi film tipis dapat membangkitkan arus listrik pada ordo nanometer, akan tetapi besarnya arus yang dihasilkan berbeda beda pada masing-masing
perlakuan. Berdasarkan penghitungan nilai konduktivitas listriknya dapat meningkat dengan adanya jumlah pendadahan yang diberika pada permukaan film
tipis, film tipis merupakan semikonduktor, dimana dalam proses ini dapat menghasilkan kristal pada pertemuan anoda dan katoda. Untuk menghasilkan
massa kristal yang baik dibutuhkan perlakuan yang hati-hati dan teliti, tingkat kemurnian bahan kimia yang murni sangat diperlukan agar mendapatkan hasil
yang baik pula, serta diperlukan semikonduktor dengan properti elektronik yang handal.
iv
UJI SIFAT LISTRIK DAN STRUKTUR KRISTAL FOTODIODA Ba
0,5
Sr
0,5
TiO
3
DENGAN VARIASI PENDADAHAN Fe
2
O
3
SEORIM BESSIE
SEKOLAH PASCASARJANA INSTITUT PERTANIAN BOGOR
2011
BAB I PENDAHULUAN
Kategori