Karakterisasi Lapisan Film Tipis GaAs Yang Ditumbuhkan Dengan Metode MOCVD Di Atas Substrate Ge

KARAKTERISASI LAPISAN FILM TIPIS GaAs YANG
DITUMBUHKAN DENGAN METODE MOCVD DI ATAS
SUBSTRATE Ge

DISERTASI

Oleh
MULA SIGIRO
108108002

PROGRAM DOKTOR ILMU FISIKA
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
MEDAN
2013

Universitas Sumatera Utara

KARAKTERISASI LAPISAN FILM TIPIS GaAs YANG
DITUMBUHKAN DENGAN METODE MOCVD DI ATAS
SUBSTRATE Ge

DISERTASI

Diajukan sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar Doktor dalam
Program Studi Fisika, Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam
Universitas Sumatera Utara dengan wibawa Rektor Universitas Sumatera Utara
Profesor Dr. dr. Syahril Pasaribu, DTM&H, MSc (CTM), SpA(K)

Oleh
MULA SIGIRO
NIM : 108108002

PROGRAM DOKTOR ILMU FISIKA
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
MEDAN
2013

Universitas Sumatera Utara

Judul Disertasi

: KARAKTERISASI LAPISAN FILM TIPIS
GaAs YANG DITUMBUHKAN DENGAN
METODE MOCVD DI ATAS SUBSTRATE Ge

Nama
Nomor Pokok
Program Studi

: MULA SIGIRO
: 108108002
: Doktor Ilmu Fisika

Menyetujui

Komisi Pembimbing

(Prof. Dr. Timbangen Sembiring, M.Sc)
Promotor

(Dr. Marhaposan Situmorang)
Co-Promotor

Ketua Program Studi

(Dr. Nasruddin MN, M.Eng.Sc)

(Prof. Drs. Motlan, M.Sc, PhD)
Co-Promotor

Dekan

(Dr. Sutarman, M.Sc)

Universitas Sumatera Utara

PROMOTOR

Prof. Dr. Timbangen Sembiring, M.Sc

Guru Besar Fisika Bidang Fisika Material
Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam
Universitas Sumatera Utara

Co – Promotor

Dr. Marhaposan Situmorang

Dosen Senior Fisika Terapan
Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam
Universitas Sumatera Utara

Co – Promotor

Prof. Drs. Motlan, M.Sc., PhD

Guru Besar Fisika Bidang Material
Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam
Universitas Negeri Medan

Universitas Sumatera Utara

Telah diuji pada
Tanggal 22 Juni 2013

PANITIA PENGUJI DISERTASI

Ketua

:

Prof. Dr. Timbangen Sembiring, M.Sc

Anggota

:

Prof. Drs. Motlan, M.Sc, PhD
Dr. Marhaposan Situmorang

Dr. Nasruddin MN, M.Eng.Sc
Dr. Anwar Dharma Sembiring, M.Si
Dr. Muhammad Syukri, MT

Universitas Sumatera Utara

PERNYATAAN ORISINALITAS

Disertasi ini adalah karya penulis sendiri , dan semua sumber baik yang dikutip
maupun dirujuk telah penulis nyatakan dengan benar.

Nama

:

Nomor Pokok :

Mula Sigiro
108108002

Universitas Sumatera Utara

BIODATA SINGKAT

Penulis lahir di Tungkam Jaya, Kabupaten Langkat, Sumatera Utara pada tanggal 05
April 1985. Merupakan anak ke lima dari lima besaudara dari mendiang Ayahanda
Arnis Sigiro dan mendiang Ibunda Br. Saragi.

Pendidikan Formal:
 1991 – 1997, SD Negeri 056401 Tungakam Jaya, Kecamatan Besitang, Langkat.
 1997 – 2000, SMP Swasta OSNI Tungkam Jaya, Kecamatan Besitang, Langkat.
 2000 – 2003, SMA MITRA INALUM Tanjung Gading, Batu Bara
 2003 – 2004, Pendidikan Matematika, FKIP Universitas Riau, Pekanbaru.
 2004 – 2008, Jurusan Fisika, FMIPA Universitas Sumatera Utara, Medan
 2008 – 2010, Magister Ilmu Fisika, FMIPA Universitas Sumatera Utara, Medan
 2009 – 2010, Akta Mengajar IV, FKIP Universitas Darma Agung, Medan
 2010 – 2013, Doktor Ilmu Fisika, FMIPA Universitas Sumatera Utara, Medan.
 2012 – Sekarang, PhD Candidate, Department of Electronic and Computer
Engineering, National Taiwan University of Science and Technology (NTUST)
Taiwan Tech, Taipei.

Riwayat Pekerjaan:
 2008 – 2009, Guru Fisika SMA ST. Thomas 1, Medan
 2008 – 2009, Tentor Fisika di Bimbingan Belajar Quantum .
 2008 – 2009, Dosen Honor Program Studi Ilmu Keperawatan, Universitas Darma
Agung, Medan.

Universitas Sumatera Utara

 2008 – Sekarang, Direktur Utama Komunitas Pengembangan Olimpiade Sains
dan Tenaga Pendidik Indonesia (KPOSTPI), Medan.
 2010 – 2011, Dosen Honor Fisika dan Matematika di STMIK POTENSI
UTAMA, Medan.
 2010 – 2011, Dosen Honor Fisika dan Matematika di Universitas Pembangunan
Masyarakat Indonesia (UPMI), Medan
 2010 – Sekarang, Dosen Tetap Jurusan Pendidikan Fisika, FKIP Universitas
HKBP Nommensen (UHN), Medan.
 2011 – Sekarang, President Asia International Foundation (AIF), Medan.
 2012 – Sekarang,

Assistant

Researcher,

Group

of

Optoelectronic

and

Semiconductor, Department of Electronic and Computer Engineering, NTUST –
Taiwan Tech, Funded by National Science Council (NSC) Taiwan.

Universitas Sumatera Utara

KARAKTERISASI LAPISAN FILM TIPIS GaAs YANG DITUMBUHKAN
DENGAN METODE MOCVD DI ATAS SUBSTRATE Ge

ABSTRAK
Lapisan film tipis GaAs dengan variasi ketebalan 350 nm, 500 nm, dan 1 µ m
yang ditumbuhkan di atas substrat Ge dengan teknik MOCVD telah
dikarakterisasi

menggunakan

Raman

spectroscopy,

Photoluminesence

spectroscopy, Piezoreflectance spectroscopy, Transmittance spectroscopy, dan
SEM. Dengan Raman spectroscopy dianalisis pengaruh carrier concentration
terhadap Raman selection rule dan hanya memenuhi untuk GaAs yang memiliki
carrier concentration rendah. GaAs yang dilapisi AlAs menghasilkan intensitas
photoluminescence yang derastis menurun pada suhu 100K apabila memiliki nilai
carrier concentration tinggi dan hasil dari semua sampel memperlihatkan bahwa
kenaikan suhu akan menurunkan intensitas pada GaAs. Semua spektrum dari

GaAs pada Piezoreflectance menghasilkan dua fitur eksiton pada suhu kamar dan
tiga fitur eksiton pada suhu rendah. Dengan Transmittance spectroscopy, GaAs
yang bersifat polar bisa dimaksimalkan nilai NBE nya terhadap Ge yang nonpolar
yakni dengan cara mengubah miscut substrat Ge. Analisis SEM memperlihatkan
bahawa nilai carrier concentration yang tinggi belum tentu menghasilkan
kekerasan bahan yang tinggi, namun lebih dipengaruhi oleh ketebalan GaAs dan
jenis tipe GaAs serta bahan yang melapisinya.

Kata kunci : Film Tipis GaAs, MOCVD, Substrate Ge, Carrier
Concentration, Karakterisasi

i
Universitas Sumatera Utara

CHARACTERIZATION OF THIN FILM GaAs LAYER THAT GROWN
WITH MOCVD METHOD ABOVE Ge SUBSTRATE

ABSTRACT
Thin epitaxial GaAs films, with thickness varying are 350 nm, 500 nm, and 1 µ m
were grown by metalorganic chemical vapour deposition (MOCVD) on Ge
substrate. All sample characterized by Raman spectroscopy, Photoluminesence
spectroscopy, Piezoreflectance spectroscopy, Transmittance spectroscopy, and
Scanning Electron Microscope (SEM). With Raman spectroscopy analyzed the
influence of carrier concentration on the Raman selection rule and only conform
for GaAs with low carrier concentration. GaAs that coated AlAs produces a
higher photoluminescence intensity decreases at temperatures 100K if they have
high carrier concentration value and the results of all the samples showed that the
temperature rise will reduce the intensity of the GaAs. All spectra of GaAs on
Piezoreflectance produced two excitons feature at room temperature and three
excitons feature at low temperatures. With Transmittance spectroscopy, NBE of
GaAs as plar material can be maximized its value on the Ge as nonpolar by
changing the miscut of Ge substrate. SEM analysis showed that high carrier
concentration value does not necessarily produce high hardness materials, but
rather is influenced by the thickness and the types of GaAs and its coating
materials.

Keywords : Thin Film GaAs, MOCVD, Ge Substrate, Carrier Concentration,
Characterization

ii
Universitas Sumatera Utara

UCAPAN TERIMA KASIH

Puji dan syukur penulis panjatkan kehadirat Tuhan Yang Maha Esa, berkat
karunia dan anugerah-Nya, sehingga penulis dapat menyelesaikan tugas disertasi
ini dengan baik. Pada kesempatan ini penulis dengan tulus menyampaikan ucapan
terima kasih yang sebesar-besarnya kepada Rektor Universitas Sumatera Utara
Bapak Prof. Dr. dr. Syahril Pasaribu, DTM&H, MSc (CTM), SpA(K), Direktur
Sekolah Pascasarjana Universitas Sumatera Utara Bapak Prof.Dr.Ir. Rahim
Matondang MSIE , Dekan FMIPA Bapak Dr.Sutarman,MSc, ketua Program S3
Fisika Bapak Dr. Nasruddin MN, M.Eng.,Sc, dan sekretaris Program S3 Fisika
Bapak Dr. Anwar Dharma Sembiring, M.Si sekaligus sebagai penguji, atas
kesempatan yang diberikan kepada penulis untuk mengikuti pendidikan di
Program Doktor Ilmu Fisika di Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam
(FMIPA) Universitas Sumatera Utara Medan.

Terima kasih yang tak terhingga dan penghargaan yang tinggi juga penulis
sampaikan kepada :
1. Bapak Prof. Dr. Timbangen Sembiring, M.Sc, selaku dosen/Promotor
yang telah banyak meluangkan waktu untuk memberikan pengarahan dan
bimbingan dalam penulisan disertasi ini serta memberikan rekomendasi
tertulis dalam melamar beasiswa riset ke National Taiwan University of
Science and Technology (NTUST) Taiwan Tech.
2. Bapak Dr. Marhaposan Situmorang, selaku Co-Promotor yang telah
memberikan kesempatan, bimbingan, pengarahan dan bantuan dalam
menyelesaikan penulisan disertasi ini serta memberikan rekomendasi
tertulis dalam melamar beasiswa riset ke National Taiwan University of
Science and Technology (NTUST) Taiwan Tech.
3. Bapak Prof. Drs. Motlan, M.Sc, PhD, selaku Co-Promotor yang telah
memberikan kesempatan, bimbingan, pengarahan dan bantuan dalam
menyelesaikan penulisan disertasi ini.

iii
Universitas Sumatera Utara

4. Bapak Prof. Eddy Marlianto, M.Sc, PhD, yang memberikan rekomendasi
tertulis dalam melamar beasiswa riset ke National Taiwan University of
Science and Technology (NTUST) Taiwan Tech.
5. Bapak Dr. Muhammad Syukri, MT selaku penguji dari jurusan Fisika,
Universitas Syiah Kuala, Aceh atas masukan dan arahan yang diberikan
kepada penulis.
6. Bapak Prof. Ying Sheng Huang, PhD, atas bimbingan dan kesempatan
yang diberikan untuk mengerjakan penelitian ini di Semiconductors and
Characterization Laboratory, Department of Electronic and Computer
Engineering, National Taiwan University of Science and Technology
(NTUST) Taiwan Tech.
Ucapan terima kasih juga sedalam-dalamnya penulis sampaikan kepada orang tua,
Ayahanda Arnis Sigiro (Almarhum), Ibunda Albina br. Saragi (Almarhum), Abang
dan Akkang (Marni Cintani Sigiro, Sondang Metanoya Sigiro dan Amos Sigiro),
Kakak dan Lae (Ester Situmorang), Kakak dan Lae ( Bora Sitorus dan Grace Sitorus),
Kakak dan Lae ( Siti Maria Malau, Flori Erbina Malau, Ovi Sensius Malau) yang
telah membesarkan, merawat, mendidik dan menyekolahkan saya hingga menempuh
pendidikan doktoral. Kepada teman KTB Amazing Grace (Daniel Purba, Vera, Henni
Sitompul, K’Juni Sinarinta Purba, K’ Julika Hutapea, dan K’ Sonak Tiora Tarigan),
adek-adek di Kelompok Kecil The Upper (Riwandi Yusuf Siregar, Febri Iskandar
Samosir, Jimmi Tessa Samosir, Martianus Natalegawa Perangin-angin, Sandro
Novaldi Ginting), adek-adek di Kelompok Kecil “The Upper” (Perdana Okto Manik,
L.Martin L Simorangkir, Hiras Sitanggang, Albert Daniel Saragih), adek-adek di
Kelompok Kecil Talithakum (Mori Yana Sitepu, Sri Devi Sembiring, Novelly
Situmorang, Lesti Simarmata, Leo Saragih, Fransen Siadari), adek-adek di Kelompok
Kecil Bible Camp (Bita, Rima, Ferdinan, Lowrenta), dan Exkord KMK UP FMIPA
USU 2008 atas doa-doanya sehingga penulis dapat menyelesaikan disertasi ini
dengan baik. Secara khusus juga saya mengucapkan terimakasih kepada kekasihku
Lusi Victoria Lumban Gaol yang begitu bersabar mendoakan setiap kekurangan dan
kelemahan saya selama ini dan atas semangat yang diberikan selama ini, semoga
kedepan kita semakin dimampukan Tuhan dalam menggapai Visi dan mengerjakan
panggilan-Nya dengan taat.

iv
Universitas Sumatera Utara

Ucapan terima kasih yang tulus juga saya sampaikan kepada rekan-rekan mahasiswa
Program Doktor Ilmu Fisika Universitas Sumatera Utara angkatan 2010 dan admin
sekretariat Prodi S3 Fisika K’Windi dan B’Ridwan yang tetap memberikan semangat
dan dukungan kepada penulis selama menempuh pendidikan doktor. Semoga
kebanggaan ini menjadi kebanggaan semua orang-orang yang saya cintai. Semoga
kita diberi berkat dan rahmat-Nya dalam memanfaatkan segala ilmu yang sudah
penulis terima. Amin

Medan, 22 Juni 2013

Mula Sigiro

v
Universitas Sumatera Utara

DAFTAR ISI

Halaman

ABSTRAK

……………………………………………………………

i

ABSTRACT …………………………………………………………… ii
UCAPAN TERIMA KASIH …………………………………………… iii
DAFTAR ISI ……………………………………………………………
DAFTAR TABEL

…………………………………………………… ix

DAFTAR GAMBAR ……………………………………………………

BAB I

vi

xi

PENDAHULUAN

……………………………………. 1

1.1 Latar Belakang

……………………………………. 1

1.2 Batasan Masalah ……………………………………. 6
1.3 Perumusan Masalah ………………………………… 6
1.4 Tujuan Penelitian …………………………………… 7
1.5 Manfaat Penelitian ………………………………….. 7
1.6 Lokasi dan Waktu Penelitian ……………………….. 8

BAB II

TINJAUAN PUSTAKA ………………………………… 10

2.1 Material Semikonduktor Paduan III-V ……………… 10
2.1.1

Material GaAs, Ge, dan AlAs

……………… 11

2.2 Penumbuhan Bahan Semikonduktor
Paduan III-V (GaAs) ………………………………… 13
2.3 Karakterisasi Bahan Semikonduktor
Paduan III-V (GaAs) ……………………………….. 17
2.3.1

Karakterisasi Menggunakan
Raman Spectroscopy ………………………… 18

2.3.2

Karakterisasi Menggunakan

vi
Universitas Sumatera Utara

Photoluminescence Spectroscopy …………… 26
2.3.3

Karakterisasi Menggunakan
Piezoreflectance Spectroscopy ……………… 28

2.3.4

Karakterisasi Menggunakan Transmittance …. 30

2.3.5

Karakterisasi Gambar Permukaan
Film Tipis GaAs/Ge ………………………… 31

BAB III

METODOLOGI PENELITIAN ………………………… 34

3.1 Informasi Sampel …………………………………….. 34
3.2 Prosedur Percobaan dan Peralatan yang Digunakan …. 35
3.2.1 Penumbuhan MOCVD (Metalorganic
Chemical Vapour Deposition) ……………………. 35
3.2.2 Karakterisasi Menggunakan
Raman Spectroscopy ……………………………. 37
3.2.3 Karakterisasi Menggunakan
Photoluminescence Spectroscopy ……………….. 38
3.2.4 Karakterisasi Menggunakan
Piezoreflectance Spectroscopy …………………... 40
3.2.5 Karakterisasi Menggunakan Transmittance ……... 42
3.2.6 Karakterisasi Gambar Permukaan
Film Tipis GaAs/Ge …………………………….. 43
3.3 Desain Penelitian ……………………………………. 44

BAB IV

HASIL DAN PEMBAHASAN ………………………….. 45

4.1 Hasil Penelitian ………………………………………. 45
4.1.1 Karakterisasi Raman Spectroscopy …………….. 45
4.1.1.1

Tanpa Menggunakan Polarizer ……….. 45

4.1.1.2

Menggunakan Polarizer ………………. 47

4.1.1.3

Menggunakan Polarizer dan
Half Wave Plate ……………………… 52

vii
Universitas Sumatera Utara

4.1.1.4

Spectrum Raman Subtrat Ge ………… 55

4.1.2 Karakterisasi Photoluminessence Spectroscopy .. 57
4.1.3 Karakterisasi Piezoreflectance Spectroscopy ….. 62
4.1.3.1 Piezoreflectance Pada Suhu Kamar ……. 62
4.1.3.2 Piezoreflectance Pada Suhu Rendah …… 63
4.1.4 Karakterisasi Transmittance Spectroscopy …….. 65
4.1.5 Karakterisasi Morpologi SEM …………………. 70.
4.2 Pembahasan ………………………………………….. 80
4.2.1 Karakterisasi Raman Spectroscopy ……………. 80
4.2.1.1

Perhitungan Teoritis (Bawaan Sampel) . 80

4.2.1.2

Tanpa Menggunakan Polarizer ………. 81

4.2.1.3

Menggunakan Polarizer ……………… 82

4.2.1.4

Menggunakan Polarizer dan
Half Wave Plate ……………………… 84

4.2.1.5

Spectrum Raman Subtrat Ge ………… 85

4.2.2 Karakterisasi Photoluminessence Spectroscopy .. 86
4.2.3 Karakterisasi Piezoreflectance Spectroscopy ….. 87
4.2.3.1 Hasil Fitting Pada Suhu Kamar ………... 87
4.2.3.2 Hasil Fitting Pada Suhu Rendah ………. 91
4.2.4 Karakterisasi Transmittance Spectroscopy ……. 95
4.2.5 Karakterisasi Morpologi SEM …………………. 97

BAB V

KESIMPULAN DAN SARAN ………………………….. 98

5.1

Kesimpulan ……………………………………… 98

5.2

Saran ……………………………………………... 99

DAFTAR PUSTAKA …………………………………… 100

viii
Universitas Sumatera Utara

DAFTAR TABEL

Tabel

1.1

Judul

Halaman

Key issues for realizing super high-efficiency
multi-junction solar cells …………………………………….

2

2.1

Daftar Material Semikonduktor Paduan III-V .......................

11

2.2

Properties of AlAs, GaAs, dan Ge (E. Fred Schubert) ……..

12

2.3

Nilai LO and TO untuk GaAs bulk …………………………

20

2.4

Parameter sampel GaAs oleh V.I Zemski, et al., (1975) ……

21

2.5

Perhitungan Parameter sampel GaAs
oleh V.I Zemski, et al., (1975)

……………………….

22

2.6

Parameter sampel oleh H. Shen dan F.H Pollak (1985) …….

24

2.7

Backscatering sample GaAs/Ge yang
digunakan dalam penelitian ini ………………………………

26

4.1

Summary of Phonon Plasmon Theoretical …………………..

80

4.2

Intensitas dan frekwensi phonon GaAs ...................................

81

4.3

Optical Frequency for Ge ……………………………………

85

4.4

FWHM for Ge ………………………………………………

85

4.5

Summary of Piezoreflectance measurements

ix
Universitas Sumatera Utara

for AlAs/GaAs/Ge at RT ……………………………………

4.6

Summary of Piezoreflectance measurements
for AlAs/GaAs/Ge at LT …………………………………….

4.7

89

93

Summary of Transmittance measurements
for AlAs/GaAs/Ge …………………………………………...

95

x
Universitas Sumatera Utara

DAFTAR GAMBAR

Gambar

Judul

Halaman

2.1

GaAs dan Struktur Kristalnya ...................................................

13

2.2

AlAs dan Struktur Kristalnya ...................................................

13

2.3

Ge dan Struktur Kristalnya .......................................................

13

2.4

Hasil TEM dari GaAs yang terdiri dari beberapa APDs
yang ditumbuhkan diatas substrat Ge .......................................

15

2.5

APDs GaAs pada (a) Suhu rendah (b) Suhu tinggi ...................

16

2.6

Hasil TEM penampang lintang dari GaAs/As/Ge/Si
yang ditumbuhkan pada rasio V/III = 20 (a) Unannealed
Ge/Si substrate and (b) Ge/Si substrate annealed at 6500C ......

17

2.7

Skema transisi Raman ………………………………………...

19

2.8

trum Raman untuk GaAs bulk yang
dilakukan oleh penulis…………………………………………

2.9

20

Kurva plasmon-phonon untuk sample Gas table diatas
oleh V.I Zemski, et al., (1975): (a) 3.4 x 1017 cm-3,
(b) 5x1017 cm-3, dan (c) 6.7x1017 cm-3 ………………………...

22

2.10

Kurva plasmon-phonon untuk sample GaAs F(782-8A) ………

24

2.11

Backscattering pada Raman untuk sample yang digunakan ………

25

2.12

77K PL spectra of three undoped GaAs films deposited
on Ge with GaAs film thickness respectively equal to 140 nm
(dashed line), 300 nm (dotted line) and 600 nm (solid line).........

2.13

26

Room temperature PL comparison of 1 mm un-doped GaAs
layer grown on exact (001) Ge substrate and on polished
Ge/Si substrate..............................................................................

2.14

27

Temperature 17 K photoluminescence spectrum of the
GaAsbased heterostructure grown by molecular beam epitaxy
shown in the inset and used to form the PBG material.
(Pallab Bhattacharya, at al., 1999).............................................

27

xi
Universitas Sumatera Utara

2.15

Room·temperature (293·K) PzR, TER, and PR spectra
of a SI:GaAs sample. (Richard L. Tober and John
D. Bruno, 1990).........................................................................

2.16

28

Piezoreflectance spectrum at 20 K of ZnSe epilayer on (001)
GaAs in the vicinity of the direct gap of ZnSe. (F.H Pollak
and H. Shen, 1993) ....................................................................

2.17

29

100 K differential-photoluminescence spectra. (a) Wavelength
-modulation spectrum. (b) Piezomodulation spectrum.
(H. Mathieu, et al., 1991) ..........................................................

2.18

29

(a) intensity (solid line) and phase (dashed line) properties
of transmission pulse after GaAs film (L = 300 nm)
experimentally obtained in spectral and temporal domain,
respectively; (c) reflection pulse from GaAs film (L = 300 nm)
in spectral and temporal domain; (e) reflection pulse from GaAs
bulk (L = 300 mm) in spectral and temporal domain.
(Y. Ogawa, et al., 2006) ..............................................................

30

2.19

Hasil image Microscope (G. Brammertz, et al., 2006) ................

31

2.20

Hasil image SEM untuk penampang lintang
(cross section) (G. Brammertz, et al., 2006) ................................

2.21

32

Cross-section SEM image of GaAs overgrown on polished Ge
film grown on SiO2 trench patterned Si(001) substrate................... 33

3.1

Struktur dari 10 sampel yang dikarakterisasi ...............................

34

3.2

Thomas Swan MOCVD reaktor ...................................................

35

3.3

Skematik maskset tempat penumbuhan lapisan tipis GaAs.
Bagian warna putih adalah SiO2 sedangkan warna hitam
adalah Ge substrat. (Guy Brammertz, et al., 2006) ......................

36

3.4

Raman Spectroscopy ...................................................................

37

3.5

Photoluminescence Spectroscopy (PL) .......................................

38

3.6

PL set up

..............................................................................

39

3.7

Piezoreflectance Spectroscopy (PL) ............................................

40

3.8

PzR setup ....................................................................................

41

3.9

Transmittance .............................................................................

42

xii
Universitas Sumatera Utara

3.10

Transmittance Setup ...................................................................

43

3.11

SEM ...........................................................................................

43

3.12

Desain Penelitian .......................................................................

44

4.1

Spektrum Raman unpolarized (1) .............................................

45

4.2

Spektrum Raman unpolarized (2) ..............................................

46

4.3

Sepektrum Raman GB022 .........................................................

47

4.4

Sepektrum Raman GB034 .........................................................

47

4.5

Sepektrum Raman GB037 .........................................................

48

4.6

Sepektrum Raman GB038 .........................................................

48

4.7

Sepektrum Raman GB044 .........................................................

49

4.8

Sepektrum Raman GB045 .........................................................

49

4.9

Sepektrum Raman GB046 .........................................................

50

4.10

Sepektrum Raman GB097 .........................................................

50

4.11

Sepektrum Raman GB098 .........................................................

51

4.12

Sepektrum Raman GB105 .........................................................

51

4.13

Sepektrum Raman GB022 dan GB034 ......................................

52

4.14

Sepektrum Raman GB037 dan GB038 ......................................

52

4.15

Sepektrum Raman GB044 dan GB045 ......................................

53

4.16

Sepektrum Raman GB046 dan GB097 ......................................

53

4.17

Sepektrum Raman GB098 dan GB105 ......................................

54

4.18

Spektrum Raman dari substrat sample GB022,GB034,
GB037,GB038, GB044 ……………………………………….

4.19

55

Spektrum Raman dari substrat sample GB045,GB046,
GB097,GB098, GB105 ……………………………………….

56

4.20

Sepektrum Photoluminescence (PL) GB022 ..........................

57

4.21

Sepektrum Photoluminescence (PL) GB034 ..........................

57

4.22

Sepektrum Photoluminescence (PL) GB037 ..........................

58

4.23

Sepektrum Photoluminescence (PL) GB038 ..........................

58

4.24

Sepektrum Photoluminescence (PL) GB044 ..........................

59

4.25

Sepektrum Photoluminescence (PL) GB045 .........................

59

4.26

Sepektrum Photoluminescence (PL) GB046 ..........................

60

4.27

Sepektrum Photoluminescence (PL) GB097 ..........................

60

xiii
Universitas Sumatera Utara

4.28

Sepektrum Photoluminescence (PL) GB098 ..........................

61

4.29

Sepektrum Photoluminescence (PL) GB105 ..........................

61

4.30

Spektrum PzR untuk GB022, GB034, GB037 dan GB038 ...

62

4.31

Spektrum PzR untuk GB044, GB045, GB046 dan GB097 ...

62

4.32

Spektrum PzR untuk GB098 dan GB105 ..............................

63

4.33

Spektrum PzR (LT) untuk GB022, GB034, GB037 dan GB038

63

4.34

Spektrum PzR (LT) untuk GB044, GB045, GB046 dan GB097

64

4.35

Spektrum PzR (LT) untuk GB098 dan GB105 ......................

64

4.36

Spektrum Transmittance untuk GB022 ..................................

65

4.37

Spektrum Transmittance untuk GB034 ..................................

65

4.38

Spektrum Transmittance untuk GB037 ..................................

66

4.39

Spektrum Transmittance untuk GB038 ..................................

66

4.40

Spektrum Transmittance untuk GB044 ..................................

67

4.41

Spektrum Transmittance untuk GB045 ..................................

67

4.42

Spektrum Transmittance untuk GB046 ..................................

68

4.43

Spektrum Transmittance untuk GB097 ..................................

68

4.44

Spektrum Transmittance untuk GB098 ..................................

69

4.45

Spektrum Transmittance untuk GB105 ..................................

69

4.46

Morpologi SEM GB022 .........................................................

70

4.47

Morpologi SEM GB034 .........................................................

71

4.48

Morpologi SEM GB037 .........................................................

72

4.49

Morpologi SEM GB038 .........................................................

73

4.50

Morpologi SEM GB044 .........................................................

74

4.51

Morpologi SEM GB045 .........................................................

75

4.52

Morpologi SEM GB046 ..........................................................

76

4.53

Morpologi SEM GB097 .........................................................

77

4.54

Morpologi SEM GB098 .........................................................

78

4.55

Morpologi SEM GB098 .........................................................

79

4.56

Hasil Fitting PzR (RT) GB022 dan GB034 ............................

87

4.57

Hasil Fitting PzR (RT) GB037 dan GB038 ............................

87

4.58

Hasil Fitting PzR (RT) GB044 dan GB045 ............................

88

4.59

Hasil Fitting PzR (RT) GB046 dan GB097 ............................

88

xiv
Universitas Sumatera Utara

4.60

Hasil Fitting PzR (RT) GB098 dan GB105 ............................

89

4.61

Grafik Excitonic Transition PzR (RT) ....................................

90

4.62

Grafik Broadening Parameter PzR (RT) .................................

90

4.63

Hasil Fitting PzR (LT) GB022 dan GB034 ............................

91

4.64

Hasil Fitting PzR (LT) GB037 dan GB038 ............................

91

4.65

Hasil Fitting PzR (LT) GB044 dan GB045 ............................

92

4.66

Hasil Fitting PzR (LT) GB046 dan GB097 ............................

92

4.67

Hasil Fitting PzR (LT) GB098 dan GB105 ............................

93

4.68

Grafik Excitonic Transition PzR (LT) ....................................

96

4.69

Grafik Broadening Parameter PzR (LT) .................................

96

4.70

Grafik Excitonic Transition Transmittance ............................

96

xv
Universitas Sumatera Utara