PEMBUATAN LAPISAN TIPIS TIO2 DENGAN METODE PELAPISAN CELUP SEBAGAI FUNGSI WAKTU

ABSTRACT

PREPARATION OF TiO2 THIN FILM WITH DIP COATING METHOD AS FUNCTION OF TIME

By

DIAN YULIA SARI

Preparation of TiO2 thin film has been done on the glass preparat substrat using dip coating method. Process of coating preparation for six samples with varied of times were 1, 2, 3, 4, 5, and 6 minute. The samples drying at 120 °C and calcined at temperature at 500 °C for 4 hours. Dominantly, XRD analysis showed by amorphous phase eventhough there was shown diffraction peak. results show a difference over time of withdrawal. Sample A has a relatively homogeneous level better with other samples. The thickness of the thin layer of sample A is more visible than the sample B, D, and F. UV-Vis spectrum shows that the lower the absorption due to the longer time sampling. Price resistivity growing up with increasing time the withdrawal is done.

Key Words: TiO2 thin film, titanium dioxide, method of dip coating, absorpsi, resistivity.

iii ABSTRAK

PEMBUATAN LAPISAN TIPIS TIO2 DENGAN METODE PELAPISAN CELUP SEBAGAI FUNGSI WAKTU

Oleh

DIAN YULIA SARI

Telah dilakukan pembuatan lapisan tipis TiO2 pada substrat kaca preparat dengan metode pelapisan celup. Proses pelapisan dilakukan pada 6 sampel dengan variasi waktu penarikan masing-masing 1, 2, 3, 4, 5 dan 6 menit. Sampel dikeringkan pada suhu 120 °C dan dikalsinasi selama 4 jam pada temperatur 500 °C. Hasil analisis XRD cenderung memperoleh fasa amorf sekalipun sudah mulai kelihatan ada puncak difraksi. Hasil SEM menunjukkan perbedaan seiring dengan waktu penarikan. Sampel A memiliki tingkat homogen yang relatif lebih baik dengan sampel lain. Ketebalan lapisan tipis sampel A lebih terlihat daripada sampel B, D, dan F. Spektrum UV-Vis menunjukkan bahwa absorpsi semakin rendah seiring dengan semakin lama waktu penarikan sampel. Harga resistivitas semakin naik dengan bertambahnya waktu penarikan yang dilakukan.

Kata Kunci: Lapisan tipis TiO2, titanium dioksida, metode pelapisan celup, absorpsi, resistivitas.

I. PENDAHULUAN

A. Latar Belakang

Lapisan tipis merupakan suatu lapisan dari bahan organik, anorganik, metal, maupun campuran metal-organik yang dapat memiliki sifat-sifat sebagai konduktor, semikonduktor, superkonduktor, maupun isolator. Teknologi lapisan tipis sudah banyak mengalami perkembangan, baik dari segi cara pembuatan, bahan yang digunakan, dan aplikasinya.

Lapisan tipis titanium dioksida telah menarik banyak peminat karena merupakan semikonduktor bersifat fotokatalis (Ninsonti et al, 2009), inert (Kim et al, 2000;

Linsebigler et al, 1995), stabil terhadap perubahan suhu dan bersifat anti korosi

(Supriyanto dkk, 2007), relatif murah (Hamadanian et al, 2010), dan tidak

beracun.

Pembuatan lapisan tipis TiO2 dapat dilakukan pada berbagai substrat, yang secara garis besar terbagi menjadi substrat konduktif dan substrat non konduktif. Substrat konduktif seperti gelas indium tin oxide (ITO), Ti dan logam mulia. Sedangkan

substrat non konduktif seperti gelas dan silika. Pemilihan substrat yang bersifat konduktif merupakan cara untuk dapat melakukan modifikasi penempelan logam pada permukaan semikonduktor dengan metode elektrolisis.

Pelapisan (coating) merupakan salah satu metode untuk mendapatkan lapisan

tipis. Setiap jenis pelapisan, memiliki sifat hasil pelapisan yang berbeda sesuai dengan prinsip dasar pelapisannya. Beberapa metode yang digunakan untuk pembuatan lapisan tipis TiO2 adalah metode pelapisan celup (Brinker and Hurd, 1994; Hamid dan Abdurahman, 2003; Merouani dan Amardjia-Adnani, 2008), uap kimia (Besserguenev et al, 2003; Singh et al, 2008), uap fisika (George et al,

2010; Manova et al, 2010), dan kimia basah (Rath et al, 2007).

Metode lain yang dapat dipergunakan dalam pembuatan lapisan tipis, yaitu pelapisan putar (Davood and Raoufi, 2009; Hikam dkk, 2002; Ilican et al, 2008),

pelapisan laser berpulsa (Siregar, 2006; Yang et al, 2010), epitaksi berkas

molekuler (Changzheng et al, 2009), dan logam uap kimia organik (Hasanah dkk,

2003; Lu et al, 1995; Saragih dkk, 2010; Subagio dkk, 2006).

Ada beberapa metode lain yang digunakan untuk pembuatan lapisan tipis, seperti semprot pirolisis (Isac et al, 2007; Kaid, 2006), RF magnetron sputtering (Kim et al, 2006), sputtering (Gomez et al, 1999), slip casting (Nuryadi, 2011),

elektroforesis (Nuryadi et al, 2010; Xue and Yan, 2010; Yum et al, 2005), dan screen printing (Ito dkk, 2007; Burgelman, 1998).

Dari beberapa metode di atas, metode pelapisan celup memiliki kelebihan dibanding metode lainnya, yaitu relatif mudah dilakukan, peralatan yang digunakan cukup sederhana (Fang et al, 2009), dan ekonomis. Metode pelapisan

celup merupakan suatu metode pelapisan dimana substrat ditarik secara vertikal dari larutan dengan kecepatan tertentu. Larutan yang menempel mengalir ke

bawah karena adanya gaya gravitasi dan pelarut menguap, serta diiringi dengan reaksi kondensasi, sehingga diperoleh hasil berupa lapisan film padat.

Di antara teknik tersebut, teknik-teknik pembuatan film secara fisika seperti

sputtering, evaporasi berkas elektron, pelapisan laser berpulsa, dan uap fisika

memiliki kekurangan yaitu luas daerah pembentukan film kecil, membutuhkan instrumen yang canggih, biaya operasi yang tinggi, dan setiap setelah digunakan sistem harus dibersihkan dengan seksama (Shinde et al, 2007). Teknik-teknik

pembuatan film secara kimia seperti uap kimia dilaporkan tidak memadai untuk produksi film secara besar-besaran karena membutuhkan peralatan tambahan seperti peralatan vakum(Cho et al, 2006).

Dalam penelitian ini pelapisan celup TiO2 dilakukan dengan alat yang sederhana. Waktu penarikan dilakukan dengan menggunakan dinamo stepper yang dikontrol dengan menggunakan mikrokontroler. Dengan mengetahui tinggi cairan, maka waktu penarikan dapat dibuat bervariasi.

Karakteristik yang dilakukan pada penelitian ini meliputi karakteristik struktur mikro yang dianalisis menggunakan scanning electron microscopy (SEM),

karakteristik struktur yang dianalisis menggunakan difraksi sinar-X (X-Ray Diffraction), karakteristik sifat optik menggunakan spektrum cahaya tampak ke

ultraviolet (UV-Vis) dan pengukuran resistivitas listrik menggunakan metode empat titik (four probe).

B. Rumusan Masalah

Berdasarkan pemaparan latar belakang di atas maka rumusan masalah yang akan diteliti adalah:

1. Bagaimanakah pengaruh perubahan waktu penarikan pada tiap-tiap sampel? 2. Bagaimana hasil karakteristik SEM, XRD, UV-Vis, dan resistivitas sebagai

fungsi waktu penarikan pencelupan?

C. Batasan Masalah

Batasan masalah dari penelitian ini adalah pembuatan lapisan tipis TiO2 pada substrat preparat kaca dengan metode pelapisan celup. Bahan yang digunakan dalam penelitian ini adalah titanium (IV) isopropoxide, acetic acid, ethanol, aquades dan kaca preparat. Pada penelitian ini dilakukan pencelupan substrat kaca selama 10 menit, kemudian dilakukan penarikan substrat kaca dengan variasi waktu yang berbeda, masing-masing 1, 2, 3, 4, 5, dan 6 menit. Selanjutnya substrat kaca dikeringkan menggunakan oven pada suhu 120 °C dan dikalsinasi pada temperatur 500 °C. Karakterisasi yang dilakukan adalah analisis mikrostruktur menggunakan SEM, struktur kristal yang terbentuk menggunakan difraksi sinar-X, sifat optik menggunakan UV-Vis, dan resistivitas menggunakan metode empat titik.

D. Tujuan Penelitian

Adapun tujuan penelitian ini adalah:

2. Mengetahui hasil karakteristik SEM, XRD, UV-Vis, dan resistivitas sebagai fungsi waktu penarikan pencelupan.

E. Manfaat Penelitian

Adapun manfaat dari penelitian ini adalah:

1. Mengetahui pengaruh perubahan waktu penarikan dalam pembuatan lapisan tipis TiO2 dengan metode pelapisan celup.

2. Hasil penelitian ini diharapkan dapat dimanfaatkan sebagai acuan dalam pembuatan lapisan tipis TiO2 menggunakan metode pelapisan celup.

II. TINJAUAN PUSTAKA

A. Lapisan Tipis

Lapisan tipis merupakan suatu lapisan material yang memiliki ketebalan mulai dari ukuran nanometer (lapisan tunggal) hingga ketebalan kira-kira mikrometer. Bila dibandingkan dengan substratnya, ketebalan ini tergolong sangat tipis (Yutaka and Yohya, 1996). Ciri-ciri lapisan tipis adalah memiliki permukaan seragam, yaitu melapisi permukaan substrat secara merata dengan cacat yang minim, memiliki suhu permukaan yang stabil dan memiliki ketelitian yang tinggi, daya rekat antar molekulnya kuat, dan mempunyai struktur kristal.

Dalam teknik material khususnya lapisan tipis, bahan yang biasa digunakan adalah In2O3, WO3, SnO2, TiO2, ZnO, ITO, dan masih banyak lagi bahan lainnya. Dari segi aplikasi secara umum, lapisan tipis telah menjangkau berbagai bidang ilmu. Dalam bidang konstruksi terutama yang berkaitan dengan bahan logam, lapisan tipis digunakan sebagai bahan untuk meningkatkan daya tahan bahan terhadap korosi.

Pada bidang elektronika, lapisan tipis digunakan untuk membuat kapasitor, semikonduktor dan sensor. Pada bidang dekorasi, lapisan tipis digunakan untuk membuat tampilan lebih menarik, dan juga pemanfaatan pada dekorasi rumah, perhiasan serta asesoris lainnya.

B. Metode Pembuatan Lapisan Tipis

Lapisan tipis dapat dibuat dengan berbagai macam metode, yaitu:

1. Pelapisan putar merupakan teknik pelapisan bahan dengan cara menyebarkan larutan ke atas substrat kemudian diputar dengan kecepatan konstan untuk memperoleh lapisan baru yang homogen. Penyebaran bahan ke substrat karena adanya gaya sentrifugal.

2. Logam uap kimia organik adalah salah satu teknik penumbuhan lapisan tipis yang menggunakan bahan metal organik (MO) sebagai bahan prekursor. Prekursor MO diuapkan dan kemudian didekomposisi (proses perubahan menjadi bentuk yang lebih sederhana). Sebagian dari material hasil dekomposisi tumbuh di atas substrat membentuk suatu material padatan dalam bentuk lapisan tipis.

3. Kimia basah merupakan pelapisan pada substrat dengan mencelupkan substrat ke dalam larutan yang mengandung ion-ion logam dan ion-ion hidroksida, seperti sulfida atau selenida. Kimia basah merupakan proses yang digunakan untuk mendapatkan lapisan tipis dengan metode pengendapan zat kimia (Feitosa et al, 2003).

4. Pelapisan celup adalah teknik pembuatan film diatas substrat, dengan memanfaatkan proses ion-ion bermuatan di dalam larutan elektroda. Metode ini relatif murah karena menggunakan peralatan yang tidak rumit dan mahal, serta mudah untuk diaplikasikan dalam skala industri (Zhang et al, 2001).

Selain itu metode ini akan menghasilkan lapisan yang memberikan perlindungan fisik dimana substrat akan terlapisi dengan merata dan kuat.

5. Metode uap kimia merupakan salah satu metode modern pembuatan lapisan tipis yang lebih fleksibel dan berdaya guna ketika peneliti ingin membuat lapisan tipis yang terdoping atau berlapis-lapis (Besserquenev et al, 2003).

6. Pelapisan laser berpulsa merupakan salah satu metode lapisan tipis dimana target dan substrat diletakkan saling berhadapan, di dalam ruang vakum, tenaga laser digunakan sebagai sumber energi eksternal untuk menguapkan sebagian kecil material target. Sedangkan seperangkat komponen optik digunakan untuk memfokuskan berkaslaser yang mengenai permukaan target.

7. Sputtering merupakan proses dimana permukaan logam dari target dibombardir

oleh ion, atom atau partikel netral yang berenergi tinggi, maka atom-atom penyusun target tersebut akan terpental keluar melalui proses transfer momentum. Atom-atom target tersebut akan terhambur dari permukaan dan membentuk lapisan tipis pada permukaan substrat.

8. Screen printing merupakan teknik untuk menghasilkan film tebal dari berbagai

material yang telah dipergunakan untuk memproduksi sel surya, varistor, detektor UV, dan sensor (Krishnan dan Nampoori, 2005). Screen printing

merupakan teknik pelapisan film tebal dengan cara menekan pasta melewati sebuah screen dengan menggunakan alat penyapu yang terbuat dari karet. Screen yang digunakan harus mempunyai pori-pori yang sangat kecil. Dalam

ditambahkan dalam pembuatan pasta. Pelarut yang digunakan biasanya pine oil, terpineol, dan butyl carbitol acetate.

C. Metode Pelapisan Celup pada Lapisan Tipis TiO2

Metode pelapisan celup adalah suatu cara yang populer untuk mempreparasi lapisan tipis. Metode ini termasuk metode tua dimana telah digunakan mendeposisi lapisan tipis sejak tahun 1939 (Brinker and Hurd, 1994). Hasil lapisan yang merata dapat dibuat pada substrat berbentuk plat datar atau silinder, biasanya metode ini sering digunakan untuk proses industri (Scriven, 1988).

Proses ini sangat baik untuk menghasilkan lapisan tipis yang homogen dengan cara sederhana yaitu mencelupkan substrat pada larutan (Hamid dan Abdurahman, 2003). Pembuatan TiO2 dengan metode ini dilaporkan telah berhasil dilakukan dan menunjukkan fasa anatase dan rutil dan juga memiliki ukuran ke tingkat nanometer (Araoyinbo, 2010).

Dalam metode pelapisan celup, substrat ditarik secara vertikal dari tempat pelapisan dengan kecepatan konstan (Brinker dan Hurd, 1994). Metode pelapisan celup telah banyak digunakan dalam pembentukan lapisan film tipis pada permukaan gelas karena film tipis yang dihasilkan memiliki transparan yang baik. Keuntungan metode ini adalah peralatan yang digunakan cukup sederhana (Fang

et al, 2009), mudah dilakukan, dan ekonomis. Salah satu alat pelapisan celup

Gambar 2.1. Alat pelapisan celup (Anonim A, 2012).

Skema langkah-langkah dalam proses pelapisan celup ditunjukkan dalam Gambar 2.2 dibawah ini.

Keterangan: Pc = γLVco θ

ri ; tekanan kapiler pada tahap akhir pengeringaan menyusut ke bagian dalam gel Pc = γLV _{; Pc maksimal mencapai 100 atm}

Pc = 0 ; cairan-uap datar

Gambar 2.2. Langkah-langkah proses pelapisan celup, (a) pencelupan, (b) permulaan, (c) pelapisan dan pengeringan, (d) penguapan, dan (e) pengeringan(Anonim B, 2012).

Substrat Bahan Alat kontrol Alkohol/pengupaan air Penyimpan lapisan Pembentukan pori Pembekuan Pengumpulan

ho= ŋ�o /γLV6ρg Kenaikan cairan sol

Cairan sol Tempat permukaan

Pengaliran gravitasi + penguapan

Ukuran pori dikontrol dengan: - ukuran, struktur, komposisi - kecepatan kondensasi/

penguapan - tekanan kapiler

Gambar 2.2 merupakan proses pembuatan lapisan tipis dengan menggunakan teknik pelapisan celup dibagi menjadi 5 tahap, yaitu:

1. Proses pencelupan ke dalam larutan.

Substrat kaca dicelupkan kedalam larutan yang telah homogen. 2. Pengendapan sampel.

Pada proses pencelupan terjadi pengendapan sampel kedalam larutan. 3. Proses penarikan.

Pada saat proses ini, penarikan sampel harus dilakukan dengan sangat hati-hati. Hal ini dilakukan untuk mencegah sampel tidak menempel pada substrat (Wicaksono dan Ribut, 2010).

4. Penguapan sampel.

Penguapan sampel terjadi setelah proses penarikan, dimana semakin lama proses penarikan maka sampel akan mudah mengalami penguapan.

5. Proses pengeringan sampel.

Proses pengeringan dilakukan untuk menghilangan sebagian atau keseluruhan uap air dari suatu bahan.

D. Titanium Dioksida dan Lapisan Tipis Titanium Dioksida

Titanium ditemukan pada tahun 1791 di Inggris oleh Reverend William Gregor, yang diberi nama sebagai ilmenite. Elemen ini ditemukan kembali beberapa tahun

kemudian oleh German Chemist Heinrich Klaporth dalam bentuk rutile. Logam

titanium tidak pernah ditemukan sendirian, keberadaannya selalu berikatan dengan mineral lainnya seperti rutile, ilmenite, leucoxene, anatase, brookite, perovskite, dan sphene yang ditemukan dalam titanat dan beberapa besi ore.

Titanium juga ditemukan dalam batu bara, abu, tanaman, dan dalam tubuh manusia (Carp et al, 2004).

Titanium dioksida merupakan nanomaterial yang bersifat semikonduktor yang dapat menghantarkan listrik, sifat logam yang kuat, ringan, dan memiliki kerapatan yang rendah. Titanium dioksida (TiO2) merupakan senyawa yang tersusun atas ion Ti4+ _{dan O}2- _{dalam konfigurasi oktahedron. Peranan TiO2 dalam} bidang industri adalah sebagai pigmen, adsorben, pendukung katalitik, dan semikonduktor (Setiawati dkk, 2006). Senyawa titanium dioksida dikenal tidak toksik, memiliki stabilitas termal cukup tinggi, dan kemampuannya dipergunakan berulang kali tanpa kehilangan aktivitas katalitiknya (Fatimah, 2009).

Beberapa keunggulan yang dimiliki titanium dioksida (TiO2) yakni:

a. Mempunyai energi terlarang (band gap) sebesar 3,2 eV yang sesuai untuk

proses fotokatalis sehingga memudahkan terjadinya eksitasi elektron ke pita konduksi dan pembentukan lubang pada pita valensi saat diinduksikan cahaya ultraviolet sekitar 340-390 nm.

b. Secara umum memiliki aktivitas fotokatalis yang lebih tinggi dibandingkan dengan fotokatalis lain seperti seng oksida (ZnO), cadmium sulfide (CdS), tungsten trioksida (WO3), dan timah putih (SnO2).

c. Mampu menyerap sinar ultraviolet dengan baik.

d. Memiliki kestabilan kimia dalam interval pH yang besar (0-14). e. Tahan terhadap photodegradasi.

f. Bersifat inert dan tidak larut dalam reaksi baik secara biologis maupun kimia.

g. Tidak beracun.

TiO2 mempunyai 3 macam struktur kristal, yaitu anatase, rutil, dan brookit. Berikut ini merupakan penjelasan tentang struktur kristal anatase, rutil dan brookit.

1. Struktur kristal anatase dan rutil

Secara fotokatalik, struktur anatase menunjukkan aktivitas yang lebih baik dari segi kereaktifan dibandingkan dengan struktur rutil. Struktur anatase merupakan bentuk yang paling sering digunakan karena memiliki luas permukaan serbuk yang lebih besar serta ukuran partikel yang lebih kecil dibandingkan dengan struktur rutil dan struktur ini muncul pada rentang suhu pemanasan dekomposisi senyawa titanium (400-650 °C). Selain itu energi terlarang energi anatase lebih besar daripada rutil (Linsebigler, 1995). Struktur anatase memiliki energi terlarang sebesar 3,2 eV yang setara dengan energi gelombang cahaya UV dengan panjang gelombang 388 nm. Untuk struktur rutil energi terlarangnya sebesar 3,0 eV setara dengan energi cahaya dengan panjang gelombang 413 nm.

Struktur kristal anatase dan rutil di tunjukkan pada Gambar 2.3 dan Gambar 2.4.

Gambar 2.3. Struktur anatase TiO2 (Howard et al, 1992). Pemodelan kristal

menggunakan Ball and Stick Beta 8.1(Ozawa and Kang, 2004).

Gambar 2.4. Struktur rutil TiO2 (Kennedy and Stampe, 1991). Pemodelan kristal menggunakan Ball and Stick Beta 8.1(Ozawa and Kang, 2004).

a = b = 4,593 Å c = 2,959 Å

a = b = 3,784 Å c = 9,515 Å

Gambar 2.3 dan 2.4 menunjukkan struktur anatase dan rutil. Perbedaan dari kedua struktur kristalin terletak pada distorsi struktur oktahedronnya. Pada rutil, struktur oktahedronnya sedikit distorsi orthorhombik. Sementara anatase, distorsi jauh lebih besar, sehingga strukturnya kurang simetris dibandingkan orthorhombik. Jarak antara Ti-Ti lebih besar pada anatase, yaitu 3,79 Å dan 3,04 Å, sementara pada rutile adalah 3,57 dan 2,96 Å, jarak Ti-O lebih besar di rutil. Densitas anatase adalah 3,895 g/cm3 _{dan densitas rutile adalah 4,2743 g/cm}3 (Linsebigler, 1995).

2. Struktur kristal brookit

Struktur brookit paling tidak stabil dan paling sulit dipreparasi sehingga jarang digunakan dalam proses fotokatalik. Secara umum, struktur brookit tidak jauh berbeda dengan rutil dan anatase dalam hal massa jenis dan tingkat kekerasan. Brookit adalah mineral yang terdiri dari TiO2 yang identik dengan rutil dan anatase dalam komposisi, tetapi mengkristal dalam sistem ortorombik. Struktur ini memiliki simetri yang polimorf (struktur kristalnya tidak teratur) dan akan berubah menjadi rutil pada temperatur sekitar 750 o_C.

Penelitian fotokatalisis oleh TiO₂ berkembang pesat sejak publikasi Fujishima dan Honda mengenai fotoelektro katalisis pemecahan air pada elektroda lapisan tipis TiO2 (Fujishima and Honda, 1972). Dari sisi aplikasi telah dirancang berbagai bentuk reaktor fotokatalisis untuk degradasi zat organik dalam fase cair maupun gas. Pada perkembangan selanjutnya fotoaktivitas TiO₂ meluas untuk digunakan sebagai anti bakteri pada pasta gigi dan kosmetika serta desinfeksi bakteri.

TiO2 fotokatalis, secara umum didefinisikan sebagai proses reaksi kimia yang dibantu oleh cahaya dan katalis padat. Mekanisme fotokatalisis pada permukaan semikonduktor diperlihatkan pada Gambar 2.5.

Keterangan

Ecb = energi pita konduksi Evb = energi pita valensi

Gambar 2.5. Skema proses fotokatalis (Mills and Hunte, 1997).

Reaksi yang terjadi pada Gambar 2.5 dapat dijelaskan sebagai berikut:

1. hυ + TiO2 TiO2 + hvb+ _{+ ecb}+

Ketika TiO2 dikenai cahaya UV dengan energi hυ mengakibatkan eksitasi elektron dari pita valensi ke pita konduksi, dan meninggalkan lubang pada pita valensi (hvb+_).

2. ecb- _{+ etr}- _{dan hvb}+ _htr+

Sebagaian elektron pada pita konduksi (ecb-_{) dan lubang pada pita valensi} terjebak pada permukaan semikonduktor.

�− O2 Reduksi Pita konduksi �− Rekomendasi permukaan Rekomendasi internal eksitasi Pita valensi ℎ+

� � atau OH oksidasi ●_OH �� Foton (hv) � ��

3. a. H2O OH- _{+ H}+ htr+ _{+ OH}- _OH●

Lubang pada permukaan semikonduktor (htr+_{) mengoksidasi air atau ion OH} -membentuk radikal hidroksil yang berperan sebagai agen detoksikasi.

b. etr- _{+ O2 O2}

Elektron pada permukaan semikonduktor (etr-_{) menangkap oksigen} membentuk ion superperoksida (O2-_{) yang dapat menguraikan senyawa} polutan (Hoffmann et al, 1995).

3. Aplikasi Titanium Dioksida (TiO2)

Aplikasi TiO2 digunakan sebagai self cleaning pada cat tembok, sebagai pemurnian air, sebagai fotokatalis karena memiliki sifat fotokatalitik (Fujishima et al, 2000), sebagai obat kanker, sebagai aplikasi dye sensitized solar cell (DSSC)

(Phani et al, 2001), serta digunakan dalam beberapa mesin penukar panas bejana

dan pipa-pipa tahan korosi memakai bahan titanium.

E. Difraksi Sinar-X

Sinar-X merupakan salah satu bentuk radiasi elektromagnetik yang mempunyai energi antara 200 eV-1 MeV atau dengan panjang gelombang antara 0,5-2,5 Å (Suryanarayana dan Norton, 1998). Sinar-X dihasilkan oleh tumbukan antara elektron kecepatan tinggi dengan logam target. Secara umum komponen utama pembangkit sinar-X terdiri dari sumber elektron (katoda), tegangan tinggi untuk mempercepat elektron dan logam target (anoda).

Difraksi sinar-X merupakan suatu teknik yang digunakan untuk mengidentifikasi adanya fasa kristalin di dalam material-material benda dan serbuk, dan untuk menganalisis sifat-sifat struktur (seperti ukuran butir, fasa komposisi orientasi kristal, dan cacat kristal) dari tiap fasa. Metode ini sering juga disebut powder diffraction (difraksi menggunakan serbuk/bubuk) yang dapat mengidentifikasi

unsur yang belum diketahui dengan membandingkan data difraksi dan mencocokkannya dengan database yang dibuat oleh International Center for Diffraction Data.

Radiasi sinar-X yang telah dihasilkan oleh tabung sinar-X akan berinteraksi dengan struktur kristal material yang diuji. Material yang akan dianalisis struktur kristalnya harus berada dalam fasa padat karena dalam kondisi tersebut kedudukan atom-atomnya berada dalam susunan yang sangat teratur sehingga membentuk bidang-bidang kristal. Ketika suatu berkas sinar-X diarahkan pada bidang-bidang kristal tersebut, maka akan timbul pola-pola difraksi ketika sinar-X melewati celah-celah kecil di antara bidang-bidang kristal tersebut. Difraksi radiasi sinar-X dalam struktur kristal ditunjukkan pada Gambar 2.6.

Gambar 2.6. Difraksi radiasi sinar-X dalam struktur kristal (Cullity, 1978).

Lapisan-lapisan atom

Sinar-X warna tunggal

d

Pada Gambar 2.6 diatas, pola-pola tersebut sebenarnya menyerupai pola gelap dan terang. Pola gelap terbentuk ketika terjadi interferensi destruktif, sedangkan pola terang terbentuk ketika terjadi interferensi konstruktif dari pantulan gelombang-gelombang sinar-X yang saling bertemu. Interferensi konstruktif tersebut terjadi sesuai dengan Hukum Bragg berikut ini:

λ = 2 d sin θ

dengan _{λ = panjang gelombang sinar}-X, d = jarak antara bidang kristal dan _{θ =} sudut difraksi.

Skema difraktometer sinar-X ditunjukkan dalam Gambar 2.7 dibawah ini.

Gambar 2.7. Skema alat difraksi sinar-X (Anonim C, 2013).

Skema alat difraktometer sinar-X ditunjukkan dalam Gambar 2.7 dengan panjang gelombang sinar-X sekitar 1,540 Å. Sinar-X yang berasal dari logam target (anoda) melewati sistem celah (soller slit) agar berkas sinar yang sampai ke

sampel berbentuk paralel dan memiliki tingkat divergensi yang kecil. Demikian pula berkas hamburan dari sampel juga melewati sistem celah sebelum ditangkap

Tabung sinar-X

Detektor

Celah detektor

Sampel Celah anti- _penghamburan Sistem celah Perbedaan

celah

Penerima

celah Sistem

celah

Monokromatis kedua

oleh detektor sinar-_{X. Sudut datang θ merupakan sudut antara bida}ng sampel

dengan sinar datang, sedangkan sudut hambur 2θ merupakan sudut antara

proyeksi sumber sinar-X dengan detektor. Untuk pergerakan sumber sinar-X

sebesar θ maka detektor bergerak sebesar 2θ (Suryanarayana and Norton, 1998).

F. Scanning Electron Microscopy (SEM)

SEM adalah suatu karakterisasi bahan yang digunakan untuk mengetahui topografi, morfologi, komposisi, dan kristalografi suatu bahan. SEM pertama kali ditemukan pada tahun 1938 oleh ilmuwan Jerman, Manfred Von Ardenne dengan menggunakan prinsip tumbukan berkas elektron pada permukaan bahan. Jika seberkas elektron menumbuk suatu bahan, akan dihasilkan berkas cahaya (photon). Interaksi terjadi pada sebuah volum tertentu pada bahan. Besar kecilnya volum yang berinteraksi tergantung pada nomer atom, tegangan pemercepat, dan sudut datang.

Skema SEM ditunjukkan pada Gambar 2.8 dibawah ini.

Keterangan:

Condenser lenses = lensa kondensor

Elektron gun = senjata elektron

Scanning coil = koil pengulasan

Specimen holder = pemegang sampel

Primary electrons = elektron utama

Secondary elektrons = elektron kedua

Specimen = sampel

Vacuum system = sistem vakum

Detector = detektor

Scanning circuit = rangkaian pengulasan

Photomultiplier = potomultiplier

Gambar 2.8. Skema SEM (Anonimous D, 2012).

Gambar 2.8 di atas menunjukkan skema SEM. Cara kerja SEM adalah gelombang elektron yang dipancarkan senjata elektron terkondensasi di lensa kondensor dan terfokus sebagai titik yang jelas oleh lensa objektif. Koil ulasan yang diberi energi menyediakan medan magnetik bagi berkas elektron. Berkas elektron yang mengenai cuplikan menghasilkan elektron sekunder dan kemudian dikumpulkan oleh detektor sekunder atau detektor backscatter. Gambar yang dihasilkan terdiri

topografi gambar (Kroschwitz, 1990). Pada sistem ini berkas elektron dikonsentrasikan pada spesimen, bayangannya diperbesar dengan lensa objektif dan diproyeksikan pada layar. Sebuah ruang vakum diperlukan untuk preparasi cuplikan.

Cuplikan yang akan dianalisis dalam kolom SEM perlu dipersiapkan, meskipun ada jenis SEM yang tidak memerlukan pelapisan cuplikan. Terdapat tiga tahap persiapan cuplikan, antara lain (Gedde, 1995):

1. Pelet dipotong menggunakan gergaji intan. Membersihkan seluruh kandungan air, larutan dan semua benda yang dapat menguap apabila divakum.

2. Cuplikan dikeringkan pada 60 °C minimal 1 jam.

3. Cuplikan non logam harus dilapisi dengan emas tipis. Cuplikan logam dapat langsung dimasukkan dalam ruang cuplikan.

SEM memiliki beberapa keunggulan, seperti kemampuan untuk menggambar area yang besar secara komparatif dari spesimen, kemampuan untuk menggambar materi bulk, dan berbagai mode analitikal yang tersedia untuk mengukur

komposisi dan sifat dasar dari spesimen. Perbesaran gambar dan resolusi SEM yang tinggi dipengaruhi oleh besarnya energi elektron yang diberikan. Semakin kecil panjang gelombang yang diberikan oleh elektron, semakin besar energinya, sehingga resolusinya semakin tinggi.

G. Spektrometer UV-VIS

Spektrometer ultraviolet-visible (UV-Vis) biasanya beroperasi dari panjang gelombang 190 sampai 1100 nm. Semua molekul dapat menyerap radiasi dalam

daerah UV-Vis karena molekul mempunyai elektron yang dapat dieksitasikan ke tingkat energi yang lebih tinggi. Panjang gelombang dimana absorpsi itu terjadi bergantung pada kekuatan elektron yang terikat dalam molekul tersebut. Alat spektrometer UV-Vis ditunjukkan pada Gambar 2.9 dibawah ini.

Gambar 2.9. Alat spektrometer UV-Vis (Anonimous E, 2012).

Spektrometer adalah alat pengukuran yang didasarkan pada interaksi cahaya/sinar monokromatis dengan materi, yaitu pada saat sejumlah cahaya/sinar monokromatis dilewatkan pada sebuah larutan, ada sebagian sinar yang diserap, dihamburkan, dipantulkan, dan sebagian lagi diteruskan. Namun karena jumlah sinar yang dihamburkan dan dipantulkan sangat kecil, maka dianggap tidak ada.

Pada prinsipnya, spektroskopi UV-Vis menggunakan cahaya sebagai tenaga yang mempengaruhi substansi senyawa kimia sehingga menimbulkan cahaya. Cahaya yang digunakan merupakan foton yang bergetar dan menjalar secara lurus dan merupakan tenaga listrik dan magnet yang keduanya saling tagak lurus. Tenaga foton bila mempengaruhi senyawa kimia, maka akan menimbulkan tanggapan (respon), sedangkan respon yang timbul untuk senyawa organik ini hanya respon fisika. Tetapi bila sampai menguraikan senyawa kimia maka dapat terjadi

peruraian senyawa tersebut menjadi molekul yang lebih kecil atau hanya menjadi radikal yang dinamakan peristiwa kimia.

Skematik spektrometer UV-Vis ditunjukkan pada Gambar 2.10 dibawah ini.

Gambar 2.10. Skematik alat spektrometer (Anonimous F, 2012).

Skematik alat spektrometer pada Gambar 2.10 di atas, memiliki fungsi masing-masing bagian, yaitu:

1. Sumber sinar polikromatis berfungsi sebagai sumber sinar polikromatis dengan berbagai macam rentang panjang gelombang. Untuk spektrofotometer UV menggunakan lampu deuterium atau hidrogen berat, sedangkan untuk spektrofotometer VIS menggunakan lampu tungsten yang disebut lampu wolfram, dan untuk spektrofotometer UV-VIS menggunakan photodiode yang

telah dilengkapi monokromator untuk spektrofotometer inframerah, dan lampu pada panjang gelombang infra merah.

2. Monokromator berfungsi sebagai penyeleksi panjang gelombang yaitu mengubah cahaya yang berasal dari sumber sinar polikromatis menjadi

Read Out Detektor Sel sampel Slit atau Pintu keluar Pendipersi atau Pengurai cahaya Slit atau Pintu masuk Monokromator Sumber cahaya polikromatis

cahaya monokromatis. Jenis monokromator yang saat ini banyak digunakan adalah lensa prisma dan filter optik.

3. Sel sampel berfungsi sebagai tempat meletakan sampel

 UV, VIS dan UV-VIS menggunakan kuvet sebagai tempat sampel. Kuvet biasanya terbuat dari kuarsa atau gelas. Diketahui bahwa kuvet dari kuarsa yang terbuat dari silika memiliki kualitas yang lebih baik dari kuvet yang lain. Hal ini disebabkan karena terbuat dari kaca dan plastik dapat menyerap UV sehingga penggunaannya hanya pada spektrofotometer sinar tampak (VIS).

 Infra merah (IR), untuk sampel cair dan padat (dalam bentuk pasta) biasanya dioleskan pada dua lempeng natrium klorida. Untuk sampel dalam bentuk larutan dimasukan ke dalam sel natrium klorida.

4. Detektor berfungsi menangkap cahaya yang diteruskan dari sampel dan mengubahnya menjadi arus listrik. Syarat-syarat sebuah detektor adalah kepekaan yang tinggi, perbandingan isyarat atau signal dengan bising tinggi, respon konstan pada berbagai panjang gelombang, waktu respon cepat dan signal minimum tanpa radiasi dan signal listrik yang dihasilkan harus sebanding dengan tenaga radiasi. Macam-macam detektor antara lain detektor foto (photo detector), photocell, phototube, hantaran foto, dioda foto dan

detektor panas.

5. Read out merupakan suatu sistem baca yang menangkap besarnya isyarat listrik yang berasal dari detektor.

Prinsip kerja spektrofotometer UV-Vis adalah dimana sinar/cahaya dilewatkan melewati sebuah wadah (kuvet) yang berisi larutan, dimana akan menghasilkan spektrum. Panjang gelombang untuk sinar ultraviolet antara 200-400 nm sedangkan panjang gelombang untuk sinar tampak/visible antara 400-750 nm.

Untuk menganalisis suatu sampel dibutuhkan dua sumber sinar, yaitu sumber sinar UV dan sumber sinar visible. Kedua sinar ini ditembakkan ke satu cermin yang sama, lalu sinar tersebut dipantulkan mengenai sampel, hasil transmisi dari sampel dibagi dua untuk ditangkap oleh dua detektor yang berbeda, yaitu detektor untuk analisis referensi dan detektor untuk hasil absorbansi cuplikan. Perbandingan antara intensitas detektor berkas sampel dengan intensitas berkas referensi merupakan hasil absorbansi yang akan diamati.

H. Pengukuran Resistivitas

Resistivitas adalah kuantitas mikroskopik yang besarnya sulit diukur secara langsung. Nilai resistivitas didapat dari hubungan kuantitas makroskopik yang didapat dari percobaan seperti tegangan dan arus listrik serta faktor geometri dari bahan. Metode yang digunakan untuk mengetahui resistivitas sampel adalah metode pengukuran 4 titik (four probe). Pada proses pengukuran ini tidak dapat

dilakukan secara langsung, maka prosedurnya adalah dengan menganggap arus I mengalir antara kedua elektroda terluar, dan tegangan V diukur melalui kedua elektroda yang didalam.

Nilai resistivitas dapat dihitung dengan persamaaan (2.1) berikut ini.

ρ = � ∆�_{� (Ω.m)} (2.1)

dengan k = faktor geometri, V = beda tegangan, dan I = arus.

Dari persamaan (2.1), nilai konduktivitas dan resistansi sampel dapat dihitung menggunakan persamaan (2.2) dan (2.3).

σ = (Ω.m)-1 _(2.2)

R = ∆�

� (2.3) dengan ρ merupakan resistivitas sampel (Ω.m), σ adalah konduktivitas sampel (Ω.m)-1_{, R adalah resistansi sampel (Ω), k sebagai faktor geometri, ∆� sebagai} tegangan (volt) dan I sebagai arus (amper). Berdasarkan metode Wenner, jika jarak (a) antar kawat tembaga yang dipasang di atas permukaan sampel besarnya sama, maka nilai k = 2_�� (Telford, 1990).

� = [ � − − − ]−

� = [ � − − − ]−

� = [ � − − ]−

� = [ � ]−

� = [ � ]−

Rangkaian pengukuran resistivitas disajikan pada Gambar 2.11 dibawah ini.

Gambar 2.11. Rangkaian pengukuran resistivitas (Anonim G, 2012). Keterangan I = arus, V = beda tegangan, dan a = jarak antar elektroda.

III. PROSEDUR PERCOBAAN

A. Waktu dan Tempat Penelitian

Penelitian dilaksanakan pada bulan Agustus 2012 sampai dengan Desember 2012, di Laboratorium Fisika Material FMIPA Universitas Lampung. Karakterisasi XRD dilakukan di Laboratorium Pusat Survey Geologi, Bandung dan karakterisasi SEM serta UV-Vis dilakukan di Laboratorium Biomasa Kimia FMIPA Universitas Lampung.

B. Alat dan Bahan

1. Alat

Adapun peralatan yang digunakan dalam penelitian ini adalah beaker gelas 250 ml, magnetik stirrer, gelas ukur, pipet tetes, lemari pendingin, tissu, dan plastik penutup beaker gelas (plastik press).

2. Bahan

Bahan yang digunakan dalam penelitian ini adalah titanium (IV) isopropoxide (Ti(OCH(CH3)2)4, 97 %, Aldrich), etanol (99,9 %), acetic acid (99 %), aquades, detergen, kaca preparat, motor stepper, mikrokontroler ATMEGA 16, resistor, transistor, kabel pelangi, PCB, header, adaptor dan dioda.

Gambar 3.1 dan Gambar 3.2 merupakan rangkaian motor stepper dan rangkaian mikrokontroler ATMEGA 16.

Gambar 3.1. Rangkaian motor stepper.

C. Prosedur Eksperimen

Langkah-langkah dalam pembuatan lapisan tipis TiO2 adalah: 1. Preparasi substrat kaca preparat

Langkah-langkah dalam mempreparasi kaca preparat adalah:

a) Mencuci substrat kaca preparat dengan detergen, kemudian dibilas dengan aquades.

b) Membersihkan seluruh permukaan substrat kaca dengan aseton. c) Mengeringkan substrat kaca preparat di ruangan bebas udara kotor. d) Membungkus kaca preparat dengan alumunium foil agar tetap bersih.

2. Preparasi Larutan

Langkah-langkah pada preparasi larutan adalah:

a) Menyiapkan larutan titanium (IV) isopropoxide sebanyak 9 ml, ethanol sebanyak 180 ml, acetic acid sebanyak 3,8 ml, dan aquades sebanyak 1 ml. b) Mencampurkan etanol, aquades, dan acetic acid pada beaker gelas 250 ml

dan menambahkan titanium (IV) isopropoxide secara perlahan.

c) Mengaduk campuran bahan dengan magnetik stirrer selama 16 jam dengan beaker glass ditutup dengan plastik press.

d) Mendinginkan campuran bahan pada lemari es selama 3 hari pada suhu 4 ºC.

3. Pembuatan Lapisan Tipis TiO2

Penumbuhan film TiO2 dilakukan dengan metode pelapisan celup. Percobaan ini dimulai dengan membuat larutan campuran 180 ml etanol, 3,8 ml acetic acid, dan 1 ml aquades di dalam beaker gelas 250 ml. Kemudian menambahkan titanium (IV) isopropoxide secara perlahan. Selanjutnya campuran diaduk dengan magnetic stirrer selama 16 jam dan didinginkan selama 3 hari pada suhu 4 ºC pada lemari pendingin. Proses pelapisan kaca dilakukan dengan metode pelapisan celup. Lama waktu penarikan dikontrol secara elektronika dengan menggunakan motor dinamo. Proses pelapisan dilakukan selama 6 kali pencelupan dengan lama pencelupan masing-masing 10 menit. Setelah dilakukan proses pelapisan, sampel dikeringkan pada suhu 120 °C dan dikalsinasi selama 4 jam pada temperatur 500 °C. Proses pembuatan lapisan tipis TiO2 ditunjukkan pada Gambar 3.3.

(a) (b)

(c) (d)

Gambar 3.3. Proses pembuatan lapisan tipis TiO2, (a) pencampuran bahan, proses penarikan sampel, (c) proses pengeringan dan (d) proses kalsinasi.

Tabel variasi pembuatan lapisan tipis TiO2 ditunjukkan pada Tabel 3.1 dibawah ini.

Tabel 3.1. Variasi pembuatan lapisan tipis TiO2 Nama Sampel Lama Pencelupan (menit) Waktu Penarikan (menit)

A 10 1

B 10 2

C 10 3

D 10 4

E 10 5

F 10 6

Langkah-langkah yang dilakukan dalam pembuatan lapisan tipis TiO2 yaitu: 1. Menyiapkan substrat kaca yang telah dibersihkan.

2. Menyiapkan alat pelapisan celup.

3. Meletakkan substrat kaca pada alat pelapisan celup.

4. Pencelupan dilakukan selama 6 kali dengan variasi waktu yang berbeda, yaitu 1, 2, 3, 4, 5, dan 6 menit.

5. Mengeringkan substrat kaca dengan oven pada suhu 120 ºC. 6. Subsrat kaca dikalsinasi pada temperatur 500 ºC selama 4 jam.

D. Karakterisasi dengan XRD

Untuk mengetahui struktur kristal yang terbentuk dari lapisan tipis TiO2 dilakukan karakterisasi XRD. Karakterisasi XRD dilakukan di Laboratorium Pusat Survey Geologi, Bandung menggunakan PANalytical Type X’Pert PRO Pw 3040/xo. Langkah-langkah yang dilakukan untuk memperoleh pola difraksi sampel adalah:

1. Tegangan dan arus yang digunakan sebesar 30 kV dan arus 30 mA dengan

2. Memasang celah divergen pada 1°.

3. Memilih rentang data difraksi (θ) dalam rentang 20°-80° dengan ukuran langkah 0,05° dan waktu per step adalah 1 detik.

4. Mengambil data difraksi, sedangkan pola difraksi sampel dapat diperoleh secara langsung dari komputer.

E. Karakterisasi dengan SEM

Untuk mengetahui struktur mikro dari lapisan tipis TiO2 dilakukan karakterisasi SEM. Karakterisasi SEM dilakukan di Laboratorium Biomassa Jurusan Kimia FMIPA Universitas Lampung menggunakan Carl Zeis Type EVO MA 10.

Langkah-langkah pengambilan gambar dalam uji SEM adalah:

1. Menyiapkan sampel yang akan di analisa kemudian merekatkannya pada

specimen holder.

2. Membersihkan sampel yang sudah dipasang pada holder dengan hand blower.

3. Memasukkan sampel dalam mesin coating untuk diberi lapisan tipis

berupa gold-paladium selama empat menit sehingga menghasilkan lapisan dengan ketebalan 200-400 Å.

4. Memasukkan sampel dalam specimen chamber (ruang sampel).

Pengamatan gambar pada layar SEM dengan mengatur perbesaran sesuai yang diinginkan.

F. Analisis Sifat Optis

Untuk mengukur parameter sifat optis dari lapisan tipis TiO2 menggunakan spektrometer UV-Vis yg dilakukan di Laboratorium Biomassa Kimia Jurusan Kimia Universitas Lampung menggunakan Varian Type Cary 50. Pada

pengukuran parameter sifat optis didapatkan data berupa panjang gelombang maksimum dan besarnya nilai absorbansi dari masing-masing sampel lapisan tipis TiO2.

G. Pengukuran Resistivitas Sampel

Untuk mengetahui resistivitas lapisan tipis TiO2 dilakuan pengukuran resistivitas

(ρ) sampel dilakukan. Pengujian dilakukan menggunakan metode pengukuran empat titik (four probe). Pada metode ini probe diletakkan pada garis lurus sejajar

diatas permukaan sampel, dengan mengalirkan arus I melalui dua elektroda terluar dan tegangan V diukur melalui dua elektroda terdalam.

Langkah-langkah pengukuran sampel adalah sebagai berikut:

1. Menghubungkan empat buah kawat tembaga dengan empat buah elektroda pada permukaan sampel menggunakan pasta perak tipe ESL 9912A sebagai

kontak ohmik dengan posisi sejajar.

2. Menghubungkan empat buah kawat dengan empat buah elektroda pada papan PCB.

3. Menghubungkan dua elektroda terluar dengan sumber tegangan dan ampermeter untuk mengetahui arus I yang mengalir dan menghubungkan dua elektroda terdalam dengan voltmeter untuk mengetahui tegangannya.

4. Mengukur besarnya arus I yang mengalir dan besarnya tegangan, sehingga nilai resistivitasnya dapat dihitung dengan persamaaan (2.1).

H. Diagram Alir Penelitian

Secara sederhana diagram alir penelitian pembuatan lapisan tipis TiO2 sebagai pengaruh waktu penarikan dapat dilihat pada Gambar 3.4 di bawah ini.

Gambar 3.4. Diagram alir penelitian. Karakterisasi lapisan tipis TiO2

XRD SEM Spektrofotometer UV-Vis Resistansi

Analis kesimpulan

Substrat kaca dikalsinasi pada temperatur 500 °C selama 4 jam

Substrat kaca dipanaskan dengan oven pada suhu 120 °C selama 1 hari

Pelapisan kaca preparat dengan metode pelapisan celup Pendinginan larutan selama 3 hari pada suhu 4 °C

Pembuatan larutan lapisan tipis TiO2 dengan magnetik stirrer selama 16 jam Preparasi larutan Titanium (IV) isopropoxide,

etanol dan acetid acid Pembersihan kaca preparat

V. KESIMPULAN DAN SARAN

A. KESIMPULAN

Berdasarkan hasil penelitian maka diperoleh kesimpulan yaitu:

1. Secara visual, hasil pelapisan sampel A hingga F memiliki ketebalan yang berbeda. Hal ini disebabkan karena adanya perubahan dalam penarikan. 2. Difraktogram sinar-X menunjukkan bahwa sampel masih didominasi fasa

amorf sekalipun sudah mulai kelihatan ada puncak difraksi pada 2θ = 25,217°, 74,235°, 76,088°, dan 109,168°.

3. Hasil analisis SEM menunjukkan perubahan waktu penarikan pada sampel A memiliki ketebalan lapisan tipis yang relatif lebih baik daripada sampel B, D, dan F.

4. Spektrum UV-Vis menunjukkan absorpsi semakin rendah seiring dengan semakin lama waktu penarikan sampel.

5. Semakin lama waktu penarikan maka hasil resistivitas yang diperoleh semakin tinggi.

B. SARAN

Untuk penelitian selanjutnya disarankan agar merubah variasi penarikan dalam pembuatan lapisan tipis TiO2.

PEMBUATAN LAPISAN TIPIS TIO2 DENGAN METODE PELAPISAN CELUP SEBAGAI FUNGSI WAKTU

(Skripsi)

Oleh Dian Yulia Sari

0817041024

FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM UNIVERSITAS LAMPUNG

BANDAR LAMPUNG 2013

PEMBUATAN LAPISAN TIPIS TIO2 DENGAN METODE PELAPISAN CELUP SEBAGAI FUNGSI WAKTU

Oleh Dian Yulia Sari

Skripsi

Sebagai Salah satu Syarat untuk Mencapai Gelar SARJANA SAINS

Pada Jurusan Fisika

Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam

FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM UNIVERSITAS LAMPUNG

BANDAR LAMPUNG 2013

vi

KATA PENGANTAR

Puji syukur penulis panjatkan kehadirat Allah SWT, karena dengan rahmat dan atas hidayah-Nya penulis dapat menyelesaikan skripsi ini yang berjudul

“Pembuatan Lapisan Tipis TiO2 dengan Metode Pelapisan Celup sebagai Fungsi Waktu”.

Pada kesempatan ini penulis mengucapkan terima kasih kepada Posman Manurung, selaku dosen pembimbing dan berbagai pihak baik secara langsung maupun tidak langsung.

Akhirnya penulis berharap skripsi ini dapat bermanfaat bagi penulis pada khususnya dan pembaca pada umumnya.

Bandar Lampung, Februari 2013

ii

Judul Skripsi : PEMBUATAN LAPISAN TIPIS TiO2 DENGAN METODE PELAPISAN CELUP SEBAGAI

FUNGSI WAKTU Nama Mahasiswa : Dian Yulia Sari Nomor Pokok Mahasiswa : 0817041024

Jurusan : Fisika

Fakultas : Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam

MENYETUJUI

Pembimbing I Ketua Jurusan

Drs. Posman Manurung, M.Si., Ph.D. Dr. Yanti Yulianti

MENGESAHKAN

1. Tim Pembimbing

Ketua : Drs. Posman Manurung, M.Si., Ph.D ...

Penguji Bukan Pembimbing : Drs. Pulung Karo-karo, M.Si ...

2. Dekan Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam

Prof. Suharso, Ph.D

vii

MOTTO

Hidup bukan tentang mendapatkan apa yang kamu inginkan, akan tetapi tentang menghargai apa yang kamu miliki dan sabar menanti yang akan

PERNYATAAN

Dengan ini saya menyatakan bahwa dalam skripsi ini tidak terdapat karya yang pernah dilakukan orang lain, dan sepanjang pengetahuan saya tidak terdapat karya atau pendapat yang ditulis atau diterbitkan oleh orang lain, kecuali yang secara tertulis diacu dalam naskah ini sebagaimana disebutkan dalam daftar pustaka, selain itu saya menyatakan pula bahwa skripsi ini dibuat oleh saya sendiri.

Apabila pernyataan saya tidak benar maka saya bersedia dikenai sanksi sesuai dengan hukuman yang berlaku.

Bandar Lampung, Februari 2013 Yang membuat pernyataan,

Dian Yulia Sari NPM. 0817041024

viii

PERSEMBAHAN

Sebagai ungkapan terima kasih dan rasa syukur, ku persembahkan kaya ku ini kepada:

Bapak dan Ibu tercinta, terima kasih untuk cinta dan kasih sayang yang tulus membesarkan dan mendidikku dengan penuh kesabaran dan

senantiasa memberikan doanya untuk keberhasilanku.

Kakakku tercinta Dyah Neni Novita Sari M, Abang Andi Silegar beserta keponakan ku Fathan Aufar Andika yang selalu memberikan

motivasi dan pengarahan.

iv

RIWAYAT HIDUP

Penulis dilahirkan pada tanggal 26 Juli 1990 di Temanggung, Jawa Tengah dengan nama lengkap Dian Yulia Sari. Penulis merupakan anak kedua dari dua bersaudara dari pasangan Bapak Mulyono dan Ibu Langen Harsi.

Pendidikan yang pernah ditempuh oleh penulis adalah Taman Kanak-kanak Makarti Mukti Tama Kabupaten Pesisir Selatan Sumatera Barat diselesaikan pada tahun 1996, Sekolah Dasar Negeri 2 Way Halim Permai Bandar Lampung diselesaikan pada tahun 2002, Sekolah Menengah Pertama Negeri 12 Bandar Lampung diselesaikan pada tahun 2005 dan Sekolah Menengah Atas Wijaya Bandar Lampung diselesaikan pada tahun 2008.

Pada bulan Agustus tahun 2008, penulis diterima sebagai mahasiswa Universitas Lampung Jurusan Fisika Program Studi Fisika Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam melalui jalur Seleksi Nasional Masuk Perguruan Tinggi Negeri (SNMPTN).

Selama menjadi mahasiswa, penulis pernah menjadi asisten Praktikum Fisika Dasar 1 periode 2011. Organisasi mahasiswa yang pernah diikuti penulis yaitu

v

Pelabuhan Tarahan Bandar Lampung pada tahun 2011. Pada tahun 2012, penulis mendapat hibah PKMP dengan judul “Sintesis dan Karakterisasi Material Elektronik Silika-karbon Berbasis Sekam Padi sebagai Pengganti Elektroda Karbon_”.

ix

SANWACANA

Puji syukur penulis panjatkan kehadirat Allah SWT, karena dengan rahmat dan atas hidayah-Nyalah penulis dapat menyelesaikan skripsi yang berjudul

“Pembuatan Lapisan Tipis TiO2 dengan Metode Pelapisan Celup sebagai Fungsi

Waktu”, sebagai syarat kelulusan dan untuk mencapai gelar Sarjana Sains di Jurusan Fisika, Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam, Universitas Lampung.

Dalam penyelesaian skripsi ini penulis banyak mendapat bantuan dari berbagai pihak. Untuk itu, penulis mengucapkan terima kasih kepada:

1. Bapak Posman Manurung, Ph.D sebagai pembimbing I yang telah memberikan pengarahan, masukan dan waktu dalam proses penyusunan laporan penelitian ini, serta bimbingan beliau dalam penelitian ini.

2. Bapak Drs. Pulung Karo-karo, M.Si sebagai penguji penelitian ini yang telah memberi saran dan masukan dalam penulisan laporan penelitian ini.

3. Bapak Akmad Dzakwan, S.Si sebagai Dosen Pembimbing Akademik penulis yang selalu memberikan bimbingan selama penulis menjadi mahasiswa. 4. Kedua Orang Tua serta Kakak saya tercinta yang selalu memberikan doa,

dukungan, motivasi serta semangat yang tiada henti.

5. Ibu Dr. Yanti Yulianti, M.Si selaku Ketua Jurusan Fisika FMIPA Unila. 6. Ibu Sri Wahyu Suciyati, M.Si Selaku Sekretaris Jurusan Fisika FMIPA Unila.

x

8. Mas Idam di Laboratorium Kimia Biomassa FMIPA Unila.

9. Bapak Nugroho Susanto dan Pak Sungadi di laboratorium Zoologi FMIPA Unila.

10. Ibu Dwi di Laboratorium P3GL Pasteur Bandung.

11. Revi Susi Maryanti, Violina Sitorus, Indra Pardede, Heni Handayani, Laila Kurniati, Ameilda Larasati, Rizky Sastia Ningrum, Sisca Aprila, Reza Pahlepi, Mardalena dan temen-teman di laboratorium yang sudah membantu dan menemani selama penelitian.

12. Teman-teman Fisika 2008 yang selalu membantu dalam penelitian.

13. Semua pihak yang sudah membantu dalam penelitian ini baik secara langsung maupun tidak.

Bandar Lampung, Februari 2013

PERNYATAAN

Dengan ini saya menyatakan bahwa dalam skripsi ini tidak terdapat karya yang pernah dilakukan orang lain, dan sepanjang pengetahuan saya tidak terdapat karya atau pendapat yang ditulis atau diterbitkan oleh orang lain, kecuali yang secara tertulis diacu dalam naskah ini sebagaimana disebutkan dalam daftar pustaka, selain itu saya menyatakan pula bahwa skripsi ini dibuat oleh saya sendiri.

Apabila pernyataan saya tidak benar maka saya bersedia dikenai sanksi sesuai dengan hukuman yang berlaku.

Bandar Lampung, Februari 2013 Yang membuat pernyataan,

Dian Yulia Sari NPM. 0817041024

viii

PERSEMBAHAN

Sebagai ungkapan terima kasih dan rasa syukur, ku persembahkan kaya ku ini kepada:

Bapak dan Ibu tercinta, terima kasih untuk cinta dan kasih sayang yang tulus membesarkan dan mendidikku dengan penuh kesabaran dan

senantiasa memberikan doanya untuk keberhasilanku.

Kakakku tercinta Dyah Neni Novita Sari M, Abang Andi Silegar beserta keponakan ku Fathan Aufar Andika yang selalu memberikan

motivasi dan pengarahan.

iv

RIWAYAT HIDUP

Penulis dilahirkan pada tanggal 26 Juli 1990 di Temanggung, Jawa Tengah dengan nama lengkap Dian Yulia Sari. Penulis merupakan anak kedua dari dua bersaudara dari pasangan Bapak Mulyono dan Ibu Langen Harsi.

Pendidikan yang pernah ditempuh oleh penulis adalah Taman Kanak-kanak Makarti Mukti Tama Kabupaten Pesisir Selatan Sumatera Barat diselesaikan pada tahun 1996, Sekolah Dasar Negeri 2 Way Halim Permai Bandar Lampung diselesaikan pada tahun 2002, Sekolah Menengah Pertama Negeri 12 Bandar Lampung diselesaikan pada tahun 2005 dan Sekolah Menengah Atas Wijaya Bandar Lampung diselesaikan pada tahun 2008.

Pada bulan Agustus tahun 2008, penulis diterima sebagai mahasiswa Universitas Lampung Jurusan Fisika Program Studi Fisika Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam melalui jalur Seleksi Nasional Masuk Perguruan Tinggi Negeri (SNMPTN).

Selama menjadi mahasiswa, penulis pernah menjadi asisten Praktikum Fisika Dasar 1 periode 2011. Organisasi mahasiswa yang pernah diikuti penulis yaitu

v

Himpunan Mahasiswa Fisika (HIMAFI) periode 2009-2010. Penulis melaksanakan praktek kerja lapangan di PT. Bukit Asam (Persero) Tbk. Unit Pelabuhan Tarahan Bandar Lampung pada tahun 2011. Pada tahun 2012, penulis mendapat hibah PKMP dengan judul “Sintesis dan Karakterisasi Material Elektronik Silika-karbon Berbasis Sekam Padi sebagai Pengganti Elektroda Karbon_”.

ix

SANWACANA

Puji syukur penulis panjatkan kehadirat Allah SWT, karena dengan rahmat dan atas hidayah-Nyalah penulis dapat menyelesaikan skripsi yang berjudul

“Pembuatan Lapisan Tipis TiO2 dengan Metode Pelapisan Celup sebagai Fungsi

Waktu”, sebagai syarat kelulusan dan untuk mencapai gelar Sarjana Sains di Jurusan Fisika, Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam, Universitas Lampung.

Dalam penyelesaian skripsi ini penulis banyak mendapat bantuan dari berbagai pihak. Untuk itu, penulis mengucapkan terima kasih kepada:

1. Bapak Posman Manurung, Ph.D sebagai pembimbing I yang telah memberikan pengarahan, masukan dan waktu dalam proses penyusunan laporan penelitian ini, serta bimbingan beliau dalam penelitian ini.

2. Bapak Drs. Pulung Karo-karo, M.Si sebagai penguji penelitian ini yang telah memberi saran dan masukan dalam penulisan laporan penelitian ini.

3. Bapak Akmad Dzakwan, S.Si sebagai Dosen Pembimbing Akademik penulis yang selalu memberikan bimbingan selama penulis menjadi mahasiswa. 4. Kedua Orang Tua serta Kakak saya tercinta yang selalu memberikan doa,

dukungan, motivasi serta semangat yang tiada henti.

5. Ibu Dr. Yanti Yulianti, M.Si selaku Ketua Jurusan Fisika FMIPA Unila. 6. Ibu Sri Wahyu Suciyati, M.Si Selaku Sekretaris Jurusan Fisika FMIPA Unila.

x

7. Kak Fikri Sumendar yang sudah membantu dalam pembuatan alat pelapisan celup.

8. Mas Idam di Laboratorium Kimia Biomassa FMIPA Unila.

9. Bapak Nugroho Susanto dan Pak Sungadi di laboratorium Zoologi FMIPA Unila.

10. Ibu Dwi di Laboratorium P3GL Pasteur Bandung.

11. Revi Susi Maryanti, Violina Sitorus, Indra Pardede, Heni Handayani, Laila Kurniati, Ameilda Larasati, Rizky Sastia Ningrum, Sisca Aprila, Reza Pahlepi, Mardalena dan temen-teman di laboratorium yang sudah membantu dan menemani selama penelitian.

12. Teman-teman Fisika 2008 yang selalu membantu dalam penelitian.

13. Semua pihak yang sudah membantu dalam penelitian ini baik secara langsung maupun tidak.

Bandar Lampung, Februari 2013