8
Substrat Si100 yang telah dipotong kemudian dicuci dengan metanol, aseton,
asam florida, dan aquades. Pencucian dilakukan dengan mencelupkan substrat ke
dalam larutan, indikator bersih jika air yang ada pada permukaan substrat langsung hilang
gaya kohesi antara air dan substrat kecil. Setelah terlihat indikator tersebut substrat
langsung
ditempatkan di
permukaan lempengan spin coating untuk membuang air
yang tersisa.
3.3.1.2 Pembuatan larutan BST
Film BST yang ditumbuhkan di permukaan substrat dengan metode sol gel
dibuat dengan cara mereaksikan barium asetat [BaCH
3
COO
2
, 99] + stronsium asetat [SrCH
3
COO
2
, 99] + titanium isopropoksida
[TiC
12
O
4
H
28
, 97.99]
+ bahan pendadah sebagai precursor dan 2
-metoksi ethanol sebagai bahan pelarut. Berikut persamaan reaksi barium stronsium
titanat BST.
0,5
BaCH
3
COO
2
+
0,5
SrCH
3
COO
2
+TiC
12
H
28
O
4
+
22
O
2
→ Ba
0,5
Sr
0,5
TiO
3
+
17
H
2
O +
16
CO
2
Dalam penelitian ini digunakan fraksi molar Barium adalah sebesar 0.5 dan
fraksi molar untuk Stronsium sebesar 0.5.
3.3.1.3 Proses penumbuhan film
Penumbuhan film dilakukan dengan menggunakan reaktor spin coating. Piringan
reaktor spin coating di tempel dengan doubletip
di tengahnya, kemudian substrat diletakkan di atasnya. Penempelan doubletip
ini, agar substrat tidak terlepas saat piringan reaktor spin coating berputar. Substrat yang
telah ditempatkan di atas piringan spin coating
ditetesi larutan BST sebanyak 3 tetes. Kemudian reaktor spin coating diputar
dengan kecepatan 3000 rpm selama 30 detik. Proses penetesan dilakukan sebanyak 3 kali
dengan jeda setiap ulangan adalah 60 detik. Setelah penetesan, substrat diambil dengan
menggunakan
pinset dan
kemudian dipanaskan di atas hot plate selama
15-20 menit untuk menguapkan sisa pelarut yang masih tersisa. Proses selanjutnya
dilakukan annealing yang bertujuan untuk mendifusikan larutan BST dengan substrat.
3.3.2 Proses Annealing
Proses annealing pada suhu tetap 850
o
C dalam variasi waktu yang berbeda diharapkan akan menghasilkan karakterisasi
film yang berbeda dalam hal struktur kristal, ketebalan dan ukuran butir. Substrat Si100
tipe-p yang telah ditumbuhi lapisan film akan dilakukan proses annealing pada suhu 850
C dengan variasi waktu 8 jam, 15 jam, 22 jam,
dan 29 jam.
3.3.3 Pembuatan kontak pada film
Setelah dilakukan proses annealing, proses
selanjutnya adalah
persiapan pembuatan kontak yang meliputi proses
penganyaman film menggunakan aluminium foil
. Bahan kontak yang dipilih adalah aluminium
99,999. Setelah
kontak terbentuk maka proses selanjutnya adalah
pemasangan kawat tembaga pada kontak, agar proses karakterisasi film dapat dilakukan
dengan mudah.
3.3.4 Karakterisasi
3.3.4.1 Karakterisasi XRD
Karakterisasi XRD dilakukan untuk menentukan model struktur kristal film yang
telah dibuat, lalu dari hasil pengujian dapat digunakan untuk mencari indeks miller dan
parameter kisi struktur kristal film.
3.3.4.2 Karakterisasi sifat optik
Alat yang
digunakan yaitu
spektrofotometer model ocean optics DT- mini-2
. Karakterisasi sifat optik dilakukan untuk
mengetahui tingkat
absorbansi, reflektansi, dan energy gap film. Energy gap
diperoleh dengan membuat grafik hubungan αhν
2
dan Energi [37].
3.3.4.3 Karakterisasi konstanta dielektrik
Pada karakterisasi ini digunakan rangkaian seperti pada Gambar 3.1. Dari
rangkaian pengukuran ini ditentukan time constant
dan nilai kapasitansi film sedangkan untuk
penentuan besar
konstanta dielektriknya dapat menggunakan persamaan
3.2. 3.2
Keterangan: ɛ adalah konstanta dielektrik, C
adalah kapasitansi film Farad, d adalah ketebalan film m, A adalah luas kontak
m
2
, ɛ
adalah permitivitas ruang hampa 8,85 x 10
-12
Fm.
9
3.3.4.4 Karakterisasi Arus-Tegangan I-V
Pengukuran hubungan arus dan tegangan menggunakan alat I-V meter
keithly 2400. Data keluaran dari alat I-V
meter merupakan nilai arus dan tegangan, kemudian dibuat grafik. Dari grafik
hubungan tersebut
dapat diketahui
karakteristik film yang dibuat, apakah bersifat dioda, resistansi atau kapasitansi.
3.3.4.5 Karakterisasi konduktivitas listrik
Nilai konduktansi diukur dengan LCR meter.
Sedangkan nilai
konduktivitas listriknnya dihitung dengan menggunakan
Persamaan 3.1. 3.1
Keterangan: adalah konduktivitas listrik Scm, G adalah konduktansi S, L adalah
jarak antar kontak cm, dan A adalah luas kontak cm
2
. Data
konduktansi film
yang didapatkan akan dibandingkan dengan data
literatur apakah film yang terbentuk termasuk bahan konduktor, semikonduktor atau bahan
isolator.
Gambar 3.1. Rangkaian untuk menghitung konstanta dielektrik film Ba
0,5
Sr
0,5
TiO
3
Film BST Generator function
Osiloskop
Ground Ground
Resistor
Ground Ground
BAB IV. HASIL DAN PEMBAHASAN
Film yang
dibuat merupakan
persambungan antara
dua buah
semikonduktor. Silikon yang digunakan merupakan semikonduktor tipe-p, sedangkan
lapisan BST merupakan semikonduktor tipe- n
[38]. Persambungan semikonduktor tipe-p dan tipe-n dikenal dengan nama p-n junction
[39]. Dengan adanya p-n junction, maka film yang dibuat sama dengan karakteristik dari
dioda.
Sifat listrik, optik, dan struktur film dengan waktu annealing selama 8 jam
sampel A, 15 jam sampel B, 22 jam sampel C, dan 29 jam sampel D berbeda.
Perbedaan ini mengindikasikan adanya pengaruh lama annealing terhadap film.
4.1 Karakterisasi XRD
Gambar 4.1 menunjukkan pola difraksi sinar-X film yang dihasilkan.
Puncak-puncak difraksi yang terbentuk mengindikasikan partikel film memiliki
distribusi orientasi kristal. Dari puncak- puncak difraksi tersebut dapat ditentukan
indeks miller h k l dengan menganggap struktur kristal BST merupakan struktur
kubik [11]. Indeks miller yang diperoleh dapat
digunakan untuk
menentukan parameter kisi BST dalam struktur
tetragonal [40].
Difraksi kuat dari tiap film terjadi pada bidang 2 0 0 hal ini disebabkan oleh
banyaknya bidang pendifraksi pada bidang 2 0 0 yang memiliki parameter kisi yang
sama dengan jarak yang berdekatan, sehingga
gelombang-gelombang yang
mengalami difraksi tidak terlalu berbeda fase dan cenderung konstruktif [41]. Pada
Gambar 4.1 dapat dilihat intensitas difraksi terendah terjadi pada bidang 110 bahkan
pada sampel D tidak terdapat bidang 110, hal ini disebabkan oleh difraksi sinar X yang
terjadi
berupa interferensi
destruktif sehingga gelombang yang dihamburkan
akan saling menghilangkan. Hal lain yang bisa mengakibatkan bidang 110 tersebut
hilang yaitu pada bidang tersebut hanya terdapat sedikit bidang pendifraksi.
Perbedaan dari empat sampel yang dibuat adalah pada tingginya intensitas
difraksi. Secara keseluruhan Intensitas difraksi tertinggi dimiliki oleh sampel A.
Sedangkan intensitas difraksi yang paling rendah dimiliki oleh sampel D. Oleh sebab
itu dapat dikatakan bahwa sampel A memiliki struktur kristal paling baik
daripada sampel yang lain, karena semakin tinggi
puncak intensitas
difraksi menunjukkan semakin banyaknya jumlah
bidang pendifraksi yang seragam dalam orientasi bidang yang sama [42]. Perbedaan
lainnya yaitu adanya pergeseran sudut difraksi pada bidang 110. Pada penelitian
ini bidang 110 untuk Ba
0,5
Sr
0,5
TiO
3
terjadi pada 2
θ=31,61
o
sampel B sedangkan peneliti lain memperoleh sudut difraksi
bidang 110 untuk Ba
0,5
Sr
0,5
TiO
3
yaitu 2 θ =
31,99
o
. Pada sampel A bidang 110 terjadi pada 2
θ = 33,74
o
, sudut difraksi ini mendekati sudut difraksi untuk SrTiO
3
yaitu 2
θ = 33,10
o
, sedangkan pada sampel C bidang 110 terjadi pada 2
θ = 30,90
o
, sudut difraksi ini mendekati sudut difraksi BaTiO
3
yaitu 2 θ = 31,15
o
[40, 43]. Pergeseran sudut difraksi film karena adanya pengaruh lama
waktu annealing. Film dengan lama waktu annealing
8 jam memunculkan bidang 110 SrTiO
3
. Ketika waktu annealing 15 jam memunculkan bidang 110 Ba
0,5
Sr
0,5
TiO
3
, dan ketika lama annealing ditingkatkan
menjadi 22 jam memunculkan bidang 110 untuk BaTiO
3
. Sedangkan film dengan lama waktu annealing 29 jam tidak terdapat
bidang 110 seperti yang telah dijelaskan sebelumnya.
Besar parameter kisi dapat dilihat pada Tabel 4.2 yang diperoleh dengan
metode analtik dapat dilihat pada lampiran 5. Dari tabel tersebut dapat dilihat sampel A
dengan waktu annealing selama 8 jam pada suhu 850
O
C memiliki parameter kisi dan intensitas difraksi paling besar dibanding
film yang lainnya. Dalam penelitian ini parameter kisi a dan b setiap sampel berkisar
dari 4,008 - 4,203 Å dan parameter kisi c dari 4,017 - 4,214 Å. Sedangkan dalam
JCPDS- International Centre for Diffraction Data
ICDD dipaparkan bahwa parameter a dan b adalah 3,977 Å, sedangkan c adalah
3,988 Å [40].
