Penumbuhan Lapisan Tipis Barium Titanat (BaTiO3) Doping Strontium dan Zirconium dengan Metode Chemical Solution Deposition (CSD) sebagai Material Feroelektrik.
Penumbuhan Lapisan Tipis Barium Titanat (BaTiO3) Doping
Strontium dan Zirkonium dengan Metode Chemical Solution
Deposition (CSD) Sebagai Material Feroelektrik
TESIS
Disusun untuk Memenuhi Sebagian Persyaratan Mencapai Derajat Magister
Program Studi Ilmu Fisika
Oleh
Herlin Dien Mahmudah
S911202005
PROGRAM PASCA SARJANA
UNIVERSITAS SEBELAS MARET
SURAKARTA
2017
ii
iii
PERNYATAAN ORISINALITAS DAN PUBLIKASI ISI TESIS
Saya menyatakan dengan sebenarnya bahwa :
1.
2.
Tesis yang berjudul : “PENUMBUHAN LAPISAN TIPIS BARIUM
TITANAT (BaTiO3) DOPING STRONTIUM DAN ZIRKONIUM
DENGAN METODE CHEMICAL SOLUTION DEPOSITION (CSD)
SEBAGAI MATERIAL FEROELEKTRIK” ini adalah karya penelitian
saya sendiri dan bebas plagiat serta tidak terdapat karya ilmiah yang pernah
diajukan oleh orang lain kecuali secara tertulis digunakan sebagai acuan
dalam naskah ini dan disebutkan dalam sumber acuan serta daftar pustaka.
Apabila di kemudian hari terbukti terdapat plagiat dalam karya ilmiah ini,
maka saya bersedia menerima sanksi sesuai ketentuan perundang-undangan
(Permendiknas No. 17, tahun 2010).
Publikasi sebagian atau keseluruhan isi Tesis pada jurnal dan forum ilmiah
lain harus seijin dan menyertakan tim pembimbing sebagai author dan PPs
UNS sebagai institusinya. Apabila dalam waktu sekurang-kurangnya satu
semester (enam bulan sejak pengesahan tesis) saya tidak melakukan publikasi
dari sebagian atau keseluruhan Tesis ini, maka Prodi Ilmu Fisika PPs UNS
berhak mempublikasikannya pada jurnal ilmiah yang diterbitkan oleh Prodi
Ilmu Fisika PPs-UNS. Apabila saya melakukan pelanggaran dari ketentuan
publikasi ini, maka saya bersedia mendapatkan sanksi akademik yang
berlaku.
Surakarta, 16 Februari 2017
Mahasiswa,
Herlin Dien Mahmudah
NIM S911202005
iv
Herlin Dien Mahmudah. 2017. Penumbuhan Lapisan Tipis Barium Titanat
(BaTiO3) doping Strontium dan Zirkonium dengan Metode Chemical Solution
Deposition (CSD) Sebagai Material Feroelektrik. TESIS. Pembimbing 1: Dr.
Yofentina Iriani, S.Si, M.Si, II : Prof. Ir. Ari Handono Ramelan, M.Sc., Ph.D.
Program Studi Ilmu Fisika, Program Pascasarjana, Universitas Sebelas Maret.
ABSTRAK
Lapisan Tipis Barium Titanat (BaTiO3) telahdibuat menggunakan metode
Chemical Solution Deposition (CSD) di atas substrat Pt/Si dengan memakai spin
coater . Variasi % mol doping Sr dan Zr yaitu sebesar 1%, 2%, 3%, 4% dan 5%.
Lapisan tipis BST dan BZT dikarakterisasi menggunakan X-Ray Difraction
(XRD), Scanning Electron Microscopy (SEM) serta pengujian kurva histerisis
menggunakan metode sawyer tower . Sudut difraksi (2θ) pada kurva XRD
bergeser ke kanan (semakin besar) seiring dengan bertambahnya % mol doping Sr
dan bergeser ke kiri (semakin besar) seiring dengan bertambahnya % mol doping
Zr. Parameter kisi BST dan BZT menggunakan penghalusan program GSAS
menunjukkan bahwa lapisan tipis BST dan BZT mempunyai struktur tetragonal.
Dari analisa SEM, seiring dengan bertambahnya variasi % mol doping Sr dan Zr
tidak mempengaruhi ketebalan, tetapi mempengaruhi ukuran butir lapisan
tipis. Lapisan tipis BST dan BZT merupakan bahan feroelektrik dimana telah
terbentuk kurva histerisis. Hasil karakterisasi menunjukkan bahwa lapisan tipis
BST dan BZT telah terdeposisi di atas substrat Pt/Si.
Kata Kunci : BT, BST, BZT,CSD, XRD, SEM, sawyer tower
v
Herlin Dien Mahmudah. 2017. Growth of Barium Titanat (BaTiO3) Thin Films
Doping Strontium dan Zirconium by Chemical Solution Deposition (CSD) as
material ferroelectric.TESIS.Supervisor 1: Dr. Yofentina Iriani, S.Si, M.Si, II :
Prof. Ir. Ari Handono Ramelan, M.Sc., Ph.D. Program Study of Physic Science,
Postgraduate Program of Universitas Sebelas Maret.
ABSTRACT
Thin layer of Barium Titanate (BaTiO3) have been fabricated method
Chemical Solution Deposition (CSD) on the substrate Pt/Si using a spin coater.
Variation % mol dopping Sr and Zr : 1% , 2 % , 3 % , 4 % and 5 % .The BST and
BZT thin layers were characterized using X-Ray Difraction (XRD), Scanning
Electron Microscopy (SEM) and the hysteresis curve testing by sawyer
towermethods. The diffraction angle (2θ) in the XRD curve shifts to the right
(bigger) along with increasing doping mol % Sr and curve shifts to the left
(smaller) along with increasing doping mol % Zr. BST and BZT lattice parameters
using the refinement GSAS program showed that a thin layer of BST and BZT has
a tetragonal structure. From SEM analysis, along with increasing variation mol%
Sr and Zr doping does not affect the thickness, but affects the grain size of a thin
layer. BST and BZT thin layer of a ferroelectric material which has been formed
mark a hysteresis curve perfectly. The characterization results to show that a thin
layer of BST and BZT has been deposited on the substrate Pt/Si.
Keywords: BT, BST, BZT, CSD, XRD, sawyer tower
vi
MOTTO DAN PERSEMBAHAN
MOTTO:
1. Sesungguhnya bersama kesulitan ada kemudahan. (Q.S Al-Insyirah, 6)
2. Jangan sampai perencanaan dan tindakan kita, tidak lebih hebat dari
kemampuan kita untuk menunda.
3. Apapun yang dikerjakan dengan sungguh-sungguh hari ini adalah
pembentuk keberhasilan di masa depan.
PERSEMBAHAN:
Karya sederhana ini kupersembahkan untuk :
1. Kedua orang tuaku (Ibu Supartini dan Bapak Sugiyatno) (Ibu Sri Sumirah
dan Bapak Sutiman), yang selalu aku banggakan, memberikan kasih
sayangnya dengan tulus dan memberikan segala-galanya untukku.
2. Soulmateku Danang Yunianto yang selalu memotivasi dan mendoakanku.
3. Dek Hasna Syakira Andromeda dan Om Fajar terima kasih atas perhatian
dan dukungannya.
vii
KATA PENGANTAR
Alhamdulillahi rabbil ’aalamiin, atas semua limpahan nikmat, rahmat dan
karunia Allah SWT, sehingga penulis dapat menyelesaikan tesis. Sholawat dan
salam senantiasa penulis haturkan kepada Nabi Muhammad SAW sebagai suri
tauladan umatnya.
Tesis yang penulis susun sebagai bagian dari syarat untuk mendapatkan
derajatmagister sains ini berjudul “Penumbuhan Lapisan Tipis Barium Titanat
(BaTiO3) Doping Strontium dan Zirkonium dengan Metode “Chemical Solution
Deposition
(CSD)”
Sebagai
Material
Feroelektrik.
Hasil
dan
bentuk
terselesaikannya tesis ini merupakan kebahagiaan tersendiri bagi penulis.Tesis ini
dapat terselesaikan atas bantuan berbagai pihak dengan berbagai pengalaman
berharga. Penulis mengucapkan rasa terimakasih yang mendalam kepada:
1. Ketua Program Studi Ilmu Fisika Pasca Sarjana UNS
2. Ibu Dr. Yofentina Iriani, S.Si., M.Si., selaku Pembimbing I yang telah
memberikan berbagai pengetahuan, ilmu, motivasi, bimbingan serta saran
dalam penyusunan tesis ini.
3. Bapak Prof. Ir.Ari Handono Ramelan, M.Sc., Ph. D., selaku Pembimbing II.
4. Bapak, Ibu dosen serta Staff di Program Studi Ilmu Fisika Pascasarjana UNS.
5. Ibu dan Bapak Sugiyatno, Bapak Ibu Sutiman , Mas danang , Om fajar dan
Dek Hasna atas semua kasih sayang, kesabaran, support dan semuanya.
6. Rekan kerja Laboratorium Material: Dek Tira, Dek Nana, Dek Meisya dan Dek
Retno.
7. Hibah DIPA BLU UNS dalam hibah penelitian tim pascasarjana dengan nomor
kontrak No. 2341/UN27.10/PG/2012.
8. Semua pihak yang telah membantu dan memberi dukungan kepada penulis.
Semoga Allah SWT membalas atas semua jerih payah dan pengorbanan
yang telah diberikan, dengan balasan yang terbaik menurut-Nya.Aamiin ya Allah.
Penulis menyadari akan banyaknya kekurangan dalam penulisan tesis ini. Namun
demikian, penulis berharap semoga karya kecil ini bisa bermanfaat.
viii
DAFTAR ISI
Halaman
HALAMAN JUDUL...........................................................................................
i
HALAMAN PENGESAHAN .............................................................................
ii
HALAMAN PENGESAHAN ............................................................................. iii
PERNYATAAN ORISINALITAS ..................................................................... iv
ABSTRAK ..........................................................................................................
v
ABSTRACT ........................................................................................................ vi
MOTTO DAN PERSEMBAHAN ...................................................................... vii
KATA PENGANTAR ........................................................................................ viii
DAFTAR ISI ....................................................................................................... ix
DAFTAR TABEL ...............................................................................................
x
DAFTAR GAMBAR .......................................................................................... xi
DAFTAR SIMBOL............................................................................................. xii
DAFTAR LAMPIRAN ....................................................................................... xiii
BAB I PENDAHULUAN ..................................................................................
1
A.
Latar Belakang ....................................................................................
1
B.
Perumusan Masalah .............................................................................
2
C.
Tujuan Penelitian .................................................................................
3
D.
Batasan Masalah...................................................................................
3
E.
Manfaat Penelitian ...............................................................................
3
BAB II TINJAUAN PUSTAKA.......................................................................
4
A.
Struktur Perovskite ...............................................................................
4
B.
Material Feroelektrik ............................................................................
4
C.
Barium Titanat (BaTiO3)......................................................................
6
D.
Efek Doping pada Bahan Feroelektrik ................................................
7
E.
Chemical Solution Deposition (CSD) ..................................................
8
F.
X-Ray Diffraction (XRD) .................................................................... 10
G.
General Structure Analysis System (GSAS) ........................................ 11
ix
H.
Scanning Electron Microscopy (SEM) .............................................. 12
I.
Metode Sawyer-Tower ......................................................................... 13
BAB III METODOLOGI PENELITIAN ....................................................... 14
A.
Tempat dan Waktu Penelitian ............................................................ 14
B.
Alat dan Bahan yang Digunakan.......................................................... 14
b.1. Alat-Alat yang Digunakan ........................................................... 14
b.2.Bahan-Bahan yang Digunakan ..................................................... 14
C.
Metode Penelitian................................................................................. 15
c.1. Persiapan substrat ....................................................................... 16
c.2. Pembuatan Larutan ...................................................................... 16
c.3. Proses Spin Coating dan Pemanasan ........................................... 17
c.4. Proses Anneling ........................................................................... 17
D.
Karakterisasi ...................................................................................... 17
d.1. X-Ray Diffraction (XRD) ........................................................... 17
d.2.Scanning Electron Microscopy (SEM) ......................................... 18
d.3. Metode Sawyer Tower (Uji Kurva Histerisis) ............................ 18
BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN .......................................................... 19
A.
Karakterisasi Struktur Mikro................................................................ 20
B.
Karakterisasi Struktur Morfologi ......................................................... 29
C.
Karakterisasi Kurva Histerisis.............................................................. 33
BAB V KESIMPULAN DAN SARAN ............................................................ 38
A.
Kesimpulan .......................................................................................... 38
B.
Saran ..................................................................................................... 38
DAFTAR PUSTAKA ......................................................................................... 39
LAMPIRAN-LAMPIRAN.................................................................................. 42
x
DAFTAR TABEL
Halaman
Tabel 4.1. Ukuran Kristal Lapisan Tipis BT dan BST ........................................ 23
Tabel 4.2. Ukuran Kristal Lapisan Tipis BT dan BZT ....................................... 23
Tabel 4.3. Parameter Kisi Lapisan Tipis Ba1-ySryTiO3 ....................................... 24
Tabel 4.4. Parameter Kisi Lapisan Tipis BaZryTi1-yO3 ....................................... 25
Tabel 4.5. Ketebalan Lapisan Tipis BST dan BZT ............................................. 33
xi
DAFTAR GAMBAR
Halaman
Gambar 2.1. Struktur Perovskite ABO3 ...........................................................
4
Gambar 2.2. Kurva Histerisis ...........................................................................
5
Gambar 2.3. Struktur Perovskite BT ...............................................................
7
Gambar 2.4. Difraksi Sinar X ........................................................................... 10
Gambar 2.5. Alat Uji Kurva Histerisis .............................................................. 13
Gambar 3.1. Diagram Alir Penelitian ............................................................... 15
Gambar 4.1. Pola Difraksi Lapisan Tipis Ba1-ySryTiO3 ................................... 20
Gambar 4.2. Pola Difraksi Lapisan Tipis BaZryTi1-yO3 ................................... 22
Gambar 4.3. Hasil Refinement dengan Program GSAS Ba1-ySryTiO3 ............. 26
Gambar 4.4. Hasil Refinement dengan Program GSAS BaZryTi1-yO3 ............. 28
Gambar 4.5. Hasil SEM Lapisan Tipis Ba1-ySryTiO3 ....................................... 29
Gambar 4.6. Hasil SEM Lapisan Tipis BaZryTi1-yO3 ....................................... 30
Gambar 4.7. Hasil cross section SEM Lapisan Tipis Ba1-ySryTiO3 ................. 31
Gambar 4.8. Hasil cross sectionSEM Lapisan Tipis BaZryTi1-yO3 .................. 32
Gambar 4.9. Uji Karakterisasi Kurva Histerisis Sampel Ba1-ySryTiO3 ............ 34
Gambar 4.10. Uji Karakterisasi Kurva Histerisis Sampel BaZryTi1-yO3 ............ 35
xii
DAFTAR SIMBOL
Simbol
Keterangan
Satuan
o
Suhu
Derajat celcius
M
Molaritas
M
N
Bilangan bulat (1,2,3,…)
D
Jarak atom antar Kristal
Meter
Λ
Panjang gelombang
Meter
Θ
Sudut difraksi
Derajat
µ
Momen dipole listrik
Coulomb meter
qi
Muatan
Coulomb
ri
Jarak antar muatan
Meter
P
Polarisasi
C/cm2
Ps
Polarisasi spontan
C/cm2
Pr
Polarisasi remanen
C/cm2
R
Jari-jari atom
Å
B
FWHM
Radian
T
Ukuran Kristal
Nm
C
χe
Suseptibilitas listrik
ε0
Permitivitas bahan
�
Permitivitas bahan dielektrik
xiii
F/m
DAFTAR LAMPIRAN
Halaman
Lampiran 1 ICDD Database .............................................................................. 39
Lampiran 2 Hasil Refinement GSAS ................................................................. 40
Lampiran 3 Perhitungan Ukuran kristal ............................................................ 46
xiv
Strontium dan Zirkonium dengan Metode Chemical Solution
Deposition (CSD) Sebagai Material Feroelektrik
TESIS
Disusun untuk Memenuhi Sebagian Persyaratan Mencapai Derajat Magister
Program Studi Ilmu Fisika
Oleh
Herlin Dien Mahmudah
S911202005
PROGRAM PASCA SARJANA
UNIVERSITAS SEBELAS MARET
SURAKARTA
2017
ii
iii
PERNYATAAN ORISINALITAS DAN PUBLIKASI ISI TESIS
Saya menyatakan dengan sebenarnya bahwa :
1.
2.
Tesis yang berjudul : “PENUMBUHAN LAPISAN TIPIS BARIUM
TITANAT (BaTiO3) DOPING STRONTIUM DAN ZIRKONIUM
DENGAN METODE CHEMICAL SOLUTION DEPOSITION (CSD)
SEBAGAI MATERIAL FEROELEKTRIK” ini adalah karya penelitian
saya sendiri dan bebas plagiat serta tidak terdapat karya ilmiah yang pernah
diajukan oleh orang lain kecuali secara tertulis digunakan sebagai acuan
dalam naskah ini dan disebutkan dalam sumber acuan serta daftar pustaka.
Apabila di kemudian hari terbukti terdapat plagiat dalam karya ilmiah ini,
maka saya bersedia menerima sanksi sesuai ketentuan perundang-undangan
(Permendiknas No. 17, tahun 2010).
Publikasi sebagian atau keseluruhan isi Tesis pada jurnal dan forum ilmiah
lain harus seijin dan menyertakan tim pembimbing sebagai author dan PPs
UNS sebagai institusinya. Apabila dalam waktu sekurang-kurangnya satu
semester (enam bulan sejak pengesahan tesis) saya tidak melakukan publikasi
dari sebagian atau keseluruhan Tesis ini, maka Prodi Ilmu Fisika PPs UNS
berhak mempublikasikannya pada jurnal ilmiah yang diterbitkan oleh Prodi
Ilmu Fisika PPs-UNS. Apabila saya melakukan pelanggaran dari ketentuan
publikasi ini, maka saya bersedia mendapatkan sanksi akademik yang
berlaku.
Surakarta, 16 Februari 2017
Mahasiswa,
Herlin Dien Mahmudah
NIM S911202005
iv
Herlin Dien Mahmudah. 2017. Penumbuhan Lapisan Tipis Barium Titanat
(BaTiO3) doping Strontium dan Zirkonium dengan Metode Chemical Solution
Deposition (CSD) Sebagai Material Feroelektrik. TESIS. Pembimbing 1: Dr.
Yofentina Iriani, S.Si, M.Si, II : Prof. Ir. Ari Handono Ramelan, M.Sc., Ph.D.
Program Studi Ilmu Fisika, Program Pascasarjana, Universitas Sebelas Maret.
ABSTRAK
Lapisan Tipis Barium Titanat (BaTiO3) telahdibuat menggunakan metode
Chemical Solution Deposition (CSD) di atas substrat Pt/Si dengan memakai spin
coater . Variasi % mol doping Sr dan Zr yaitu sebesar 1%, 2%, 3%, 4% dan 5%.
Lapisan tipis BST dan BZT dikarakterisasi menggunakan X-Ray Difraction
(XRD), Scanning Electron Microscopy (SEM) serta pengujian kurva histerisis
menggunakan metode sawyer tower . Sudut difraksi (2θ) pada kurva XRD
bergeser ke kanan (semakin besar) seiring dengan bertambahnya % mol doping Sr
dan bergeser ke kiri (semakin besar) seiring dengan bertambahnya % mol doping
Zr. Parameter kisi BST dan BZT menggunakan penghalusan program GSAS
menunjukkan bahwa lapisan tipis BST dan BZT mempunyai struktur tetragonal.
Dari analisa SEM, seiring dengan bertambahnya variasi % mol doping Sr dan Zr
tidak mempengaruhi ketebalan, tetapi mempengaruhi ukuran butir lapisan
tipis. Lapisan tipis BST dan BZT merupakan bahan feroelektrik dimana telah
terbentuk kurva histerisis. Hasil karakterisasi menunjukkan bahwa lapisan tipis
BST dan BZT telah terdeposisi di atas substrat Pt/Si.
Kata Kunci : BT, BST, BZT,CSD, XRD, SEM, sawyer tower
v
Herlin Dien Mahmudah. 2017. Growth of Barium Titanat (BaTiO3) Thin Films
Doping Strontium dan Zirconium by Chemical Solution Deposition (CSD) as
material ferroelectric.TESIS.Supervisor 1: Dr. Yofentina Iriani, S.Si, M.Si, II :
Prof. Ir. Ari Handono Ramelan, M.Sc., Ph.D. Program Study of Physic Science,
Postgraduate Program of Universitas Sebelas Maret.
ABSTRACT
Thin layer of Barium Titanate (BaTiO3) have been fabricated method
Chemical Solution Deposition (CSD) on the substrate Pt/Si using a spin coater.
Variation % mol dopping Sr and Zr : 1% , 2 % , 3 % , 4 % and 5 % .The BST and
BZT thin layers were characterized using X-Ray Difraction (XRD), Scanning
Electron Microscopy (SEM) and the hysteresis curve testing by sawyer
towermethods. The diffraction angle (2θ) in the XRD curve shifts to the right
(bigger) along with increasing doping mol % Sr and curve shifts to the left
(smaller) along with increasing doping mol % Zr. BST and BZT lattice parameters
using the refinement GSAS program showed that a thin layer of BST and BZT has
a tetragonal structure. From SEM analysis, along with increasing variation mol%
Sr and Zr doping does not affect the thickness, but affects the grain size of a thin
layer. BST and BZT thin layer of a ferroelectric material which has been formed
mark a hysteresis curve perfectly. The characterization results to show that a thin
layer of BST and BZT has been deposited on the substrate Pt/Si.
Keywords: BT, BST, BZT, CSD, XRD, sawyer tower
vi
MOTTO DAN PERSEMBAHAN
MOTTO:
1. Sesungguhnya bersama kesulitan ada kemudahan. (Q.S Al-Insyirah, 6)
2. Jangan sampai perencanaan dan tindakan kita, tidak lebih hebat dari
kemampuan kita untuk menunda.
3. Apapun yang dikerjakan dengan sungguh-sungguh hari ini adalah
pembentuk keberhasilan di masa depan.
PERSEMBAHAN:
Karya sederhana ini kupersembahkan untuk :
1. Kedua orang tuaku (Ibu Supartini dan Bapak Sugiyatno) (Ibu Sri Sumirah
dan Bapak Sutiman), yang selalu aku banggakan, memberikan kasih
sayangnya dengan tulus dan memberikan segala-galanya untukku.
2. Soulmateku Danang Yunianto yang selalu memotivasi dan mendoakanku.
3. Dek Hasna Syakira Andromeda dan Om Fajar terima kasih atas perhatian
dan dukungannya.
vii
KATA PENGANTAR
Alhamdulillahi rabbil ’aalamiin, atas semua limpahan nikmat, rahmat dan
karunia Allah SWT, sehingga penulis dapat menyelesaikan tesis. Sholawat dan
salam senantiasa penulis haturkan kepada Nabi Muhammad SAW sebagai suri
tauladan umatnya.
Tesis yang penulis susun sebagai bagian dari syarat untuk mendapatkan
derajatmagister sains ini berjudul “Penumbuhan Lapisan Tipis Barium Titanat
(BaTiO3) Doping Strontium dan Zirkonium dengan Metode “Chemical Solution
Deposition
(CSD)”
Sebagai
Material
Feroelektrik.
Hasil
dan
bentuk
terselesaikannya tesis ini merupakan kebahagiaan tersendiri bagi penulis.Tesis ini
dapat terselesaikan atas bantuan berbagai pihak dengan berbagai pengalaman
berharga. Penulis mengucapkan rasa terimakasih yang mendalam kepada:
1. Ketua Program Studi Ilmu Fisika Pasca Sarjana UNS
2. Ibu Dr. Yofentina Iriani, S.Si., M.Si., selaku Pembimbing I yang telah
memberikan berbagai pengetahuan, ilmu, motivasi, bimbingan serta saran
dalam penyusunan tesis ini.
3. Bapak Prof. Ir.Ari Handono Ramelan, M.Sc., Ph. D., selaku Pembimbing II.
4. Bapak, Ibu dosen serta Staff di Program Studi Ilmu Fisika Pascasarjana UNS.
5. Ibu dan Bapak Sugiyatno, Bapak Ibu Sutiman , Mas danang , Om fajar dan
Dek Hasna atas semua kasih sayang, kesabaran, support dan semuanya.
6. Rekan kerja Laboratorium Material: Dek Tira, Dek Nana, Dek Meisya dan Dek
Retno.
7. Hibah DIPA BLU UNS dalam hibah penelitian tim pascasarjana dengan nomor
kontrak No. 2341/UN27.10/PG/2012.
8. Semua pihak yang telah membantu dan memberi dukungan kepada penulis.
Semoga Allah SWT membalas atas semua jerih payah dan pengorbanan
yang telah diberikan, dengan balasan yang terbaik menurut-Nya.Aamiin ya Allah.
Penulis menyadari akan banyaknya kekurangan dalam penulisan tesis ini. Namun
demikian, penulis berharap semoga karya kecil ini bisa bermanfaat.
viii
DAFTAR ISI
Halaman
HALAMAN JUDUL...........................................................................................
i
HALAMAN PENGESAHAN .............................................................................
ii
HALAMAN PENGESAHAN ............................................................................. iii
PERNYATAAN ORISINALITAS ..................................................................... iv
ABSTRAK ..........................................................................................................
v
ABSTRACT ........................................................................................................ vi
MOTTO DAN PERSEMBAHAN ...................................................................... vii
KATA PENGANTAR ........................................................................................ viii
DAFTAR ISI ....................................................................................................... ix
DAFTAR TABEL ...............................................................................................
x
DAFTAR GAMBAR .......................................................................................... xi
DAFTAR SIMBOL............................................................................................. xii
DAFTAR LAMPIRAN ....................................................................................... xiii
BAB I PENDAHULUAN ..................................................................................
1
A.
Latar Belakang ....................................................................................
1
B.
Perumusan Masalah .............................................................................
2
C.
Tujuan Penelitian .................................................................................
3
D.
Batasan Masalah...................................................................................
3
E.
Manfaat Penelitian ...............................................................................
3
BAB II TINJAUAN PUSTAKA.......................................................................
4
A.
Struktur Perovskite ...............................................................................
4
B.
Material Feroelektrik ............................................................................
4
C.
Barium Titanat (BaTiO3)......................................................................
6
D.
Efek Doping pada Bahan Feroelektrik ................................................
7
E.
Chemical Solution Deposition (CSD) ..................................................
8
F.
X-Ray Diffraction (XRD) .................................................................... 10
G.
General Structure Analysis System (GSAS) ........................................ 11
ix
H.
Scanning Electron Microscopy (SEM) .............................................. 12
I.
Metode Sawyer-Tower ......................................................................... 13
BAB III METODOLOGI PENELITIAN ....................................................... 14
A.
Tempat dan Waktu Penelitian ............................................................ 14
B.
Alat dan Bahan yang Digunakan.......................................................... 14
b.1. Alat-Alat yang Digunakan ........................................................... 14
b.2.Bahan-Bahan yang Digunakan ..................................................... 14
C.
Metode Penelitian................................................................................. 15
c.1. Persiapan substrat ....................................................................... 16
c.2. Pembuatan Larutan ...................................................................... 16
c.3. Proses Spin Coating dan Pemanasan ........................................... 17
c.4. Proses Anneling ........................................................................... 17
D.
Karakterisasi ...................................................................................... 17
d.1. X-Ray Diffraction (XRD) ........................................................... 17
d.2.Scanning Electron Microscopy (SEM) ......................................... 18
d.3. Metode Sawyer Tower (Uji Kurva Histerisis) ............................ 18
BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN .......................................................... 19
A.
Karakterisasi Struktur Mikro................................................................ 20
B.
Karakterisasi Struktur Morfologi ......................................................... 29
C.
Karakterisasi Kurva Histerisis.............................................................. 33
BAB V KESIMPULAN DAN SARAN ............................................................ 38
A.
Kesimpulan .......................................................................................... 38
B.
Saran ..................................................................................................... 38
DAFTAR PUSTAKA ......................................................................................... 39
LAMPIRAN-LAMPIRAN.................................................................................. 42
x
DAFTAR TABEL
Halaman
Tabel 4.1. Ukuran Kristal Lapisan Tipis BT dan BST ........................................ 23
Tabel 4.2. Ukuran Kristal Lapisan Tipis BT dan BZT ....................................... 23
Tabel 4.3. Parameter Kisi Lapisan Tipis Ba1-ySryTiO3 ....................................... 24
Tabel 4.4. Parameter Kisi Lapisan Tipis BaZryTi1-yO3 ....................................... 25
Tabel 4.5. Ketebalan Lapisan Tipis BST dan BZT ............................................. 33
xi
DAFTAR GAMBAR
Halaman
Gambar 2.1. Struktur Perovskite ABO3 ...........................................................
4
Gambar 2.2. Kurva Histerisis ...........................................................................
5
Gambar 2.3. Struktur Perovskite BT ...............................................................
7
Gambar 2.4. Difraksi Sinar X ........................................................................... 10
Gambar 2.5. Alat Uji Kurva Histerisis .............................................................. 13
Gambar 3.1. Diagram Alir Penelitian ............................................................... 15
Gambar 4.1. Pola Difraksi Lapisan Tipis Ba1-ySryTiO3 ................................... 20
Gambar 4.2. Pola Difraksi Lapisan Tipis BaZryTi1-yO3 ................................... 22
Gambar 4.3. Hasil Refinement dengan Program GSAS Ba1-ySryTiO3 ............. 26
Gambar 4.4. Hasil Refinement dengan Program GSAS BaZryTi1-yO3 ............. 28
Gambar 4.5. Hasil SEM Lapisan Tipis Ba1-ySryTiO3 ....................................... 29
Gambar 4.6. Hasil SEM Lapisan Tipis BaZryTi1-yO3 ....................................... 30
Gambar 4.7. Hasil cross section SEM Lapisan Tipis Ba1-ySryTiO3 ................. 31
Gambar 4.8. Hasil cross sectionSEM Lapisan Tipis BaZryTi1-yO3 .................. 32
Gambar 4.9. Uji Karakterisasi Kurva Histerisis Sampel Ba1-ySryTiO3 ............ 34
Gambar 4.10. Uji Karakterisasi Kurva Histerisis Sampel BaZryTi1-yO3 ............ 35
xii
DAFTAR SIMBOL
Simbol
Keterangan
Satuan
o
Suhu
Derajat celcius
M
Molaritas
M
N
Bilangan bulat (1,2,3,…)
D
Jarak atom antar Kristal
Meter
Λ
Panjang gelombang
Meter
Θ
Sudut difraksi
Derajat
µ
Momen dipole listrik
Coulomb meter
qi
Muatan
Coulomb
ri
Jarak antar muatan
Meter
P
Polarisasi
C/cm2
Ps
Polarisasi spontan
C/cm2
Pr
Polarisasi remanen
C/cm2
R
Jari-jari atom
Å
B
FWHM
Radian
T
Ukuran Kristal
Nm
C
χe
Suseptibilitas listrik
ε0
Permitivitas bahan
�
Permitivitas bahan dielektrik
xiii
F/m
DAFTAR LAMPIRAN
Halaman
Lampiran 1 ICDD Database .............................................................................. 39
Lampiran 2 Hasil Refinement GSAS ................................................................. 40
Lampiran 3 Perhitungan Ukuran kristal ............................................................ 46
xiv