BAB II TINJAUAN PUSTAKA
2.1 Silikon Tipe-p
Bahan yang tidak memiliki sifat sebagai isolator dan tidak pula memiliki
sifat yang umum dari konduktor logam dapat dikatakan sebagai semikonduktor.
Contoh bahan semikonduktor diantaranya silikon, germanium, dan lain-lain.
5
Sebuah atom silikon memiliki empat elektron pada kulit valensinya. Ketika
atom-atom silikon bergabung membentuk suatu kristal padat, setiap atom akan
menempatkan dirinya diantara empat silikon lainnya sehingga kulit valensi tiap-
tiap atom saling berhimpitan. Elektron- elektron ini yang akan digunakan bersama
untuk membentuk ikatan kovalen. Dalam keadaan murni, silikon adalah sebuah
isolator karena ikatan kovalen mengikat dengan kuat semua elektronnya sehingga
tidak menyisakan elektron bebas untuk mengalirkan arus.
5
Silikon tipe-p dibuat dari silikon murni yang diberikan atom pengotor dari unsur
berbeda yang memiliki tiga elektron pada kulit
valensinya. Penambahan
atom pengotor
tersebut mengakibatkan
timbulnya sejumlah ruang kosong yang dapat dimuati elektron, ruang ini disebut
hole. Dapat dilihat pada Gambar 1. Hole yang terbentuk akan digunakan sebagai
pembawa muatan serta dapat digerakan di dalam
susunan atom-atom
dengan menerapkan beda potensial pada bahan
ini.
6
Gambar 1 Struktur silikon tipe-p.
6
2.2 Polianilin
Polianilin berdasarkan sifat listrik dibagi menjadi dua yaitu polianilin
konduktif dan
polianilin isolatif.
Berdasarkan tingkat oksidasi, polianilin dapat disintesis dalam beberapa bentuk
isolatif yaitu leucomeraldine base LB yang tereduksi penuh, emeraldine base
EB yang teroksidasi setengah dan pernigranilin base PB yang teroksidasi
penuh.
7
Bentuk EB merupakan bentuk yang paling stabil dan juga paling luas diteliti
karena konduktivitasnya dapat diatur dari 10
-10
Scm hingga 100 Scm melalui proses doping. Bentuk EB yang dibuat
konduktif dengan cara proses doping asam protonik seperti HCl, dimana
proton-proton ditambahkan ke situs-situs
–N=, sementara jumlah elektron pada rantai tetap. Bentuk dasar EB berubah
menjadi ES yaitu bentuk yang konduktif melalui reaksi oksidasi dengan asam-asam
protonik seperti HCl, sebaliknya bentuk ES dapat dikembalikan menjadi bentuk
EB melalui reaksi reduksi dengan reduktan seperti NH
4
OH. Kedua proses ini
disebut juga
proses protonasi-
deprotonasi atau
doping-dedoping. Derajat konduktivitas emeraldine ini
bergantung pada
tingkatkonsentrasi dopant yang diberikan, yaitu jumlah
proton H
+
yang dimasukkan ke dalam struktur emeraldine.
10
Secara umum emeraldine berwarna hijau
yang konduktivitasnya
dalam tingkat semikonduktor pada orde 100
Scm, ordenya melebihi polimer secara umum 10
-9
Scm tetapi lebih rendah dari jenis logam 10
4
Scm. Polianilin yang terprotonasi, seperti polianilin
hidroklorid mengubah ES yang berwarna hijau menjadi EB nonkonduktif yang
berwarna biru ketika diuji dengan amonium hidroksida.
9
Pengembangan bahan
polimer konduktif
nanostruktur nanoparticle,
nanowire, nanotube, nanofiber sangat intensif dilakukan dengan tujuan untuk
meningkatkan kinerjanya dalam berbagai aplikasi.
Polianilin nanostruktur
hole
merupakan bahan polimer konduktif yang dapat digunakan sebagai sensor gas dan
biosensor.
7,8
Pada aplikasi sensor kimia, khususnya sensor
gas, polianilin
nanostruktur memiliki
kelebihan dibandingkan
polianilin bulk. Nanoserat polianilin, misalnya, sangat efektif sebagai sensor
gas karena memiliki luas permukaan terekspose jauh lebih besar sehingga
proses difusi molekul gas ke dalam struktur nanoserat polianilin berlangsung
lebih cepat dan kedalaman penetrasi molekul gas ke dalam nanoserat jauh
lebih besar yang akan meningkatkan sensitivitas dan waktu respon sensor.
4
Morfologi permukaan nanoserat polianilin ditunjukkan pada Gambar 2,
gambar ini memperlihatkan struktur nano polianilin
berbentuk serat
dengan diamater beberapa puluh nanometer dan
panjang beberapa ratus nanometer serta sangat berpori highly porous. Pada
gambar ini juga dapat diamati dengan jelas
nanoserat-nanoserat ini
saling bersilangan membentuk struktur yang
sangat berpori yang memungkinkan molekul-molekul gas dapat menembus
lebih dalam dan berinteraksi dengan hampir seluruh serat-serat polianilin.
Akibatnya, semua serat polianilin dapat berkontribusi terhadap proses sensing
dengan sensitivitas yang lebih baik.
10
Gambar 2 Permukaan nanoserat polianilin.
10
2.3 Sensor FET
Kategori