PENUMBUHAN LAPISAN TIPIS BARIUM FERRUM TITANAT (BFT) DENGAN METODE SOL GEL.
perpustakaan.uns.ac.id
digilib.uns.ac.id
PENUMBUHAN LAPISAN TIPIS
BARIUM FERRUM TITANAT (BFT) DENGAN
METODE SOL GEL
Disusun oleh :
TIRA IKHWANI
M0209053
SKRIPSI
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM
UNIVERSITAS SEBELAS MARET
SURAKARTA
2013
commit to user
perpustakaan.uns.ac.id
digilib.uns.ac.id
PENUMBUHAN LAPISAN TIPIS
BARIUM FERRUM TITANAT (BFT) DENGAN
METODE SOL GEL
Disusun oleh :
TIRA IKHWANI
M0209053
SKRIPSI
Diajukan untuk memenuhi sebagian
persyaratan mendapatkan gelar Sarjana Sains
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM
UNIVERSITAS SEBELAS MARET
SURAKARTA
commit to user
perpustakaan.uns.ac.id
digilib.uns.ac.id
commit to user
perpustakaan.uns.ac.id
digilib.uns.ac.id
PERNYATAAN KEASLIAN SKRIPSI
Dengan ini saya menyatakan bahwa isi intelektual skripsi saya yang berjudul
“PENUMBUHAN LAPISAN TIPIS BARIUM FERRUM TITANAT (BFT)
DENGAN METODE SOL GEL ” adalah hasil kerja saya atas arahan pembimbing
dan sepengetahuan saya hingga saat ini, isi skripsi tidak berisi materi yang telah
dipublikasikan atau ditulis oleh orang lain atau materi yang telah diajukan untuk
mendapatkan gelar kesarjanaan di Universitas Sebelas Maret atau di PerguruanTinggi
lainnya, jika ada maka telah dituliskan di daftar pustaka skripsi ini dan segala bentuk
bantuan dari semua pihak telah ditulis di bagian ucapan terimakasih. Isi skripsi ini
boleh dirujuk atau difotokopi secara bebas tanpa harus memberitahu penulis.
Surakarta, 30 Agustus 2013
Tira ikhwani
iii
commit to user
perpustakaan.uns.ac.id
digilib.uns.ac.id
MOTTO DAN PERSEMBAHAN
“Allah mencintai orang yang cermat dalam meneliti soal-soal yang meragukan
dan yang tidak membiarkan akal dikuasai oleh nafsunya ”
(Nabi Muhammad saw)
“Informasi bukanlah pengetahuan. Satu-satunya sumber pengetahuan adalah
pengalaman"( Einstein)
Karya ini kupersembahkan kepada :
Bapak dan ibu tercinta atas do’a dalam setiap sujudnya
Alm. Nina Ariyani kakak ku tercinta
Kakak dan adik ku yang selalu mendukungku
commit to user
iv
Dosen Pembimbingku
perpustakaan.uns.ac.id
digilib.uns.ac.id
PENUMBUHAN LAPISAN TIPIS BARIUM FERRUM TITANAT (BFT)
DENGAN METODE SOL GEL
TIRA IKHWANI
Jurusan Fisika, Fakultas MIPA, Universitas Sebelas Maret
ABSTRAK
Lapisan tipis Barium Titanat (BT) dan BT doping Ferrum (BFT)
telah berhasil ditumbuhkan menggunakan metode sol gel di atas substrat
Pt/Si yang disiapkan dengan spin coater. Lapisan tipis BT dan BFT dibuat
dengan jumlah lapis yaitu 3 lapis dengan variasi perbandingan persen mol
dopan Ferrum (Fe) sebesar 1%, 3%, 5% dan 10%. Sampel lapisan tipis BT
dan BFT dikarakterisasi menggunakan X-Ray Diffraction (XRD), Scanning
Electron Microscopy (SEM), Atomic Force Microscopy (AFM) dan kurva
histerisis. Hasil karakterisasi menggunakan XRD menunjukkan bahwa
seiring dengan bertambahnya variasi % mol dopan Ferrum (Fe) maka sudut
difraksinya bergeser ke kiri (semakin kecil). Hasil penghalusan General
Structure Analysis System (GSAS) didapatkan nilai parameter kisi a, b dan c
mengalami perbesaran dari parameter kisi awal. Nilai parameter kisi yang
dihasilkan dari penghalusan software GSAS menujukkan bahwa lapisan tipis
BT dan BFT mempunyai struktur tetragonal. Hasil pengujian menggunakan
SEM menunjukkan ketebalan rata-rata dari lapisan tipis BT dan BFT sekitar
350 nm. Hasil AFM menunjukkan nilai kekasaran (roughness) lapisan tipis
BT dan BFT semakin kasar seiring bertambahnya mol doping Fe. Lapisan
tipis BT dan BFT merupakan bahan ferroelektrik yang ditandai dengan
terbentuknya kurva histerisis. Hasil karakterisasi menunjukkan bahwa
lapisan tipis BT dan BFT telah terdeposisi di atas substrat Pt/Si.
Kata kunci : BaTiO3, sol gel, struktur kristal, parameter kisi, GSAS
commit to user
v
perpustakaan.uns.ac.id
digilib.uns.ac.id
GROWTH OF BARIUM FERRUM TITANATE (BFT) THIN FILMS BY
SOL GEL METHOD
TIRA IKHWANI
Department of Physics, Faculty of Mathematic and Natural Science
Sebelas Maret University
ABSTRACT
Barium Titanate (BT) and Ferrum doped BT (BFT) thin films have been
successfully grown by sol gel method on the substrates Pt / Si which were
prepared with spin coater. The percentages of Fe variant dope were 1%, 3%, 5%
and 10% and each sample was formed into 3 layers. The thin film samples of BT
and BFT were characterized by X-Ray Diffraction (XRD), Scanning Electron
Microscopy (SEM), Atomic Force Microscopy (AFM) and hysteresis curves. The
XRD patterns showed that the peak shifted to the left with increasing Fe dopant.
The data taken from XRD is analyzed by working General Structure Analysis
System (GSAS), and resulting the lattice parameter of a, b and c that having a
magnification of the initial lattice parameter. The resulting values of the lattice
parameter refinement software (GSAS) showed that thin layer of BT and BFT
have tetragonal structures. SEM images result showed the thickness averages of
thin film were 350 nm. While the result of AFM showed roughness value of BT
and BFT, the roughness increase with increasing Fe dopant. Thin layer of BT and
BFT are ferroelectric material because they have formed hysteresis curves
perfectly. The result of characterization are evidence that the BT and BFT thin
layers have been deposited on the Pt / Si substrates.
Keywords: BaTiO3, sol gel, crystal structure, lattice parameter, GSAS
commit to user
vi
perpustakaan.uns.ac.id
digilib.uns.ac.id
KATA PENGANTAR
Puji syukur Penulis panjatkan kehadirat Allah SWT yang telah
memberikan rakhmat dan karunia-Nya sehingga Penulis dapat menyelesaikan
penyusunan skripsi yang berjudul “Penumbuhan Lapisan Tipis Barium Ferrum
Titanat (BFT) dengan Metode Sol Gel”.
Penulis menyadari bahwa keberhasilan penyusunan skripsi ini tidak
terlepas dari bantuan berbagai pihak baik langsung maupun tidak langsung. Pada
kesempatan ini, Penulis ingin menyampaikan rasa terima kasih yang sebesarbesarnya kepada :
1. Bapak Ahmad Marzuki, S.Si., Ph.D. selaku Ketua Jurusan Fisika
Fakultas MIPA Universitas Sebelas Maret Surakarta.
2. Dr. Yofentina Iriani S.Si., M.Si. selaku Dosen Pembimbing I atas bimbingan,
serta nasehat yang berarti banyak bagi penulis selama penyusunan skripsi.
3. Bapak Anif Jamaluddin, S.Si., M.Si. selaku Dosen Pembimbing II atas
bimbingan, saran, serta semangat yang diberikan.
4. Rekan satu group kerja lab: Riana, mas Nuril, mbak Herlin, mbak Dwi, mbak
Ari, Meisya, Retno dan Qudrotun.
5. Pak Risa atas segala bantuannya dalam mengoperasikan alat eksperimen.
6. Nafi’ah, yaya serta semua sahabat “COMPTON” atas persahabatan yang
indah selama ini.
Semoga segala kebaikan dan pertolongan semuanya mendapat berkah dari
Allah S.W.T. Semoga skripsi ini dapat bermanfaat bagi semua pihak yang
membutuhkan. Amin.
Surakarta, 30 Agustus 2013
Tira Ikhwani
commit to user
vii
perpustakaan.uns.ac.id
digilib.uns.ac.id
DAFTAR ISI
Halaman
HALAMAN JUDUL ......................................................................................
HALAMAN PENGESAHAN ........................................................................
HALAMAN PERNYATAAN.. ......................................................................
HALAMAN MOTTO DAN PERSEMBAHAN ..........................................
HALAMAN ABSTRAK ................................................................................
HALAMAN ABSTRACT ..............................................................................
KATA PENGANTAR ....................................................................................
DARTAR ISI ..................................................................................................
DARTAR TABEL ..........................................................................................
DAFTAR GAMBAR ......................................................................................
DAFTAR SIMBOL ........................................................................................
DAFTAR LAMPIRAN ..................................................................................
BAB I PENDAHULUAN ............................................................................
1.1. Latar Belakang Masalah .............................................................
1.2. Batasan Masalah.........................................................................
1.3. Perumusan Masalah ...................................................................
1.4. Tujuan Penelitian .......................................................................
1.5. Manfaat Penelitian .....................................................................
BAB II TINJAUAN PUSTAKA ..................................................................
2.1. Material Ferroelektrik ................................................................
2.1.1. Ferroelektrisitas .................................................................
2.1.2. Karakteristik Material Ferroelektrik .................................
2.2. Barium Titanat ...........................................................................
2.3. Efek doping Bahan Ferroelektrik ...............................................
2.4. Metode Chemical Solution Deposition (CSD) ...........................
2.5. Metode Karakterisasi .................................................................
2.5.1. X-Ray Diffraction (XRD) ..................................................
2.5.2. Scanning Electron Microscopy (SEM) .............................
2.5.3. Atomic Force Microscopy (AFM) ....................................
2.5.4. Uji Sifat Listrik dengan Metode Sawyer Tower ...............
2.6.General Structure Analysis System (GSAS) ................................
BAB III METODOLOGI PENELITIAN ...................................................
3.1. Tempat dan Waktu Penelitian ....................................................
3.2. Alat dan Bahan Penelitian ..........................................................
3.3. Metode Penelitian.......................................................................
3.3.1. Persiapan Alat dan Bahan .................................................
3.3.2. Pemotongan Substrat Pt/Si................................................
3.3.3. Pembuatan Larutan BT dan BFT .....................................
3.3.4.Pembuatan Lapisan Tipis BT dan BFT dengan Spin
Coating .............................................................................
commit BT
to user
3.3.5. Karakterisasi Sampel
dan BFT ..................................
viii
i
ii
iii
iv
v
vi
vii
viii
x
xi
xii
xiii
1
1
2
3
3
3
4
4
5
5
6
7
11
12
12
14
14
15
16
18
18
18
20
21
22
22
22
23
perpustakaan.uns.ac.id
digilib.uns.ac.id
3.3.5.1. Difraksi Sinar-X (XRD) ......................................
3.3.5.2. Scanning Electron Microscopy (SEM) dan Atomic
Force Microscopy (AFM) ...................................
3.3.5.3. Kurva Histerisis ...................................................
BAB IV Hasil DAN PEMBAHASAN ..........................................................
4.1. Karakterisasi Struktur Mikro .....................................................
4.2. Karakterisasi Scanning Electron Microscopy (SEM) .................
4.3. Karakterisasi Atomic Force Microscopy (AFM) ........................
4.4. Kurva Histerisis ..........................................................................
BAB V KESIMPULAN DAN SARAN .......................................................
5.1. Kesimpulan ................................................................................
5.2. Saran ...........................................................................................
DAFTAR PUSTAKA .....................................................................................
LAMPIRAN ...................................................................................................
commit to user
ix
24
24
24
26
27
34
37
39
43
43
43
44
47
perpustakaan.uns.ac.id
digilib.uns.ac.id
DAFTAR TABEL
Tabel 2.1
Tabel 2.2
Tabel 4.1
Tabel 4.2
Tabel 4.3
Tabel 4.4
Halaman
Jari-jari Ion Pen-doping Soft Doping.......................................
8
Jari-jari Ion Pen-doping Hard Doping.....................................
8
Hasil Perhitungan Ukuran kristal Lapisan Tipis BT dan BFT 29
Parameter Kisi Lapisan Tipis BT dan BFT Hasil
Penghalusan Program GSAS................................................... 33
Hasil Perhitungan Ketebalan Lapisan Tipis BT dan BFT....... 37
Kekasaran Rata-rata Lapisan Tipis BT dan BFT..................... 39
commit to user
x
perpustakaan.uns.ac.id
digilib.uns.ac.id
DAFTAR GAMBAR
Gambar 2.1
Gambar 2.2
Gambar 2.3
Gambar 2.4
Gambar 2.5
Gambar 2.6
Gambar 2.7
Gambar 2.8
Gambar 3.1
Gambar 3.2
Gambar 3.3
Gambar 3.4
Gambar 3.5
Gambar 3.6
Gambar 4.1
Gambar 4.2
Gambar 4.3
Gambar 4.4
Gambar 4.5
Gambar 4.6
Gambar 4.7
Domain-domain pada Material Ferroelektrik..........................
Pergeseran Ion Ti4+ pada Struktur Perovskite PbTiO3.............
Kurva Histerisis P-E................................................................
Struktur Perovskite Barium Titanat (BT)................................
Mekanisme “kerusakan” Sistem Kristal BST..........................
Struktur Perovskite Material Ferroelektrik..........................
Proses Spin Coating.................................................................
Difraksi Sinar X pada Kristal...................................................
Alat-alat Penelitian yang digunakan........................................
Bahan-bahan Penelitian yang digunakan.................................
Diagram Alir Penelitian...........................................................
Hasil Larutan BT dan BFT......................................................
Alat Pemanasan dan Pendeposisian.........................................
Alat Uji Kurva Histerisis.........................................................
Pola Difraksi Lapisan Tipis BaTiO3 dan BaFexTi1-xO3...........
Pola Difraksi Variasi Persen Mol Doping Fe pada BaTiO3
untuk Bidang 101.....................................................................
Penghalusan Pola Difraksi Menggunakan Program GSAS
pada Puncak (101)....................................................................
Foto SEM Lapisan BT dan BFT dengan Variasi Mol
Doping......................................................................................
Penampang Lintang Lapisan Tipis BT dan BFT dengan
Variasi Mol Dopping...............................................................
Morfologi Permukaan Lapisan Tipis BT dan BFT dengan
Variasi Mol Doping.................................................................
Kurva Histerisis Lapisan BT dan BFT dengan Variasi Mol
Doping .....................................................................................
commit to user
xi
Halaman
4
5
6
7
9
10
11
13
19
20
21
22
23
25
27
29
31
35
36
38
40
perpustakaan.uns.ac.id
digilib.uns.ac.id
DAFTAR SIMBOL
Simbol
o
C
M
n
d
λ
θ
P
Ps
Pr
Ec
M
a,b,c
C
Keterangan
Suhu
Molaritas
Bilangan bulat
Jarak antar bidang atom dalam kristal
Panjang gelombang sinar-X
Sudut difraksi
Polarisasi
Polarisasi spontan
Polarisasi remanen
Medan koersif
Molaritas
Parameter kisi
Kapasitor
commit to user
xii
Nilai/ Satuan
Derajat celcius
M
(1,2,3,… dst)
nm
nm
Derajat
C/cm2
C/cm2
C/cm2
V/meter
Mol/m3
Angstrom
Farad
perpustakaan.uns.ac.id
digilib.uns.ac.id
DAFTAR LAMPIRAN
Halaman
Lampiran 1.
Lampiran 2.
Lampiran 3.
Lampiran 4.
Lampiran 5.
Lampiran 6.
Lampiran 7.
Lampiran 8.
ICDD Pt/Si.........................................................................
ICDD BaTiO3.....................................................................
Hasil Chi-square Pengolahan Data GSAS.........................
Nilai FWHM Hasil Pengolahan Data dengan Origin.........
Perhitungan Ukuran Partikel Lapisan Tipis BT dan BFT..
Perhitungan Ukuran Butir Lapisan Tipis BT dan BFT......
Perhitungan Ketebalan Lapisan Tipis BT dan BFT...........
Foto Hasil dari Karakterisasi AFM....................................
commit to user
xiii
47
48
49
52
55
56
57
60
digilib.uns.ac.id
PENUMBUHAN LAPISAN TIPIS
BARIUM FERRUM TITANAT (BFT) DENGAN
METODE SOL GEL
Disusun oleh :
TIRA IKHWANI
M0209053
SKRIPSI
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM
UNIVERSITAS SEBELAS MARET
SURAKARTA
2013
commit to user
perpustakaan.uns.ac.id
digilib.uns.ac.id
PENUMBUHAN LAPISAN TIPIS
BARIUM FERRUM TITANAT (BFT) DENGAN
METODE SOL GEL
Disusun oleh :
TIRA IKHWANI
M0209053
SKRIPSI
Diajukan untuk memenuhi sebagian
persyaratan mendapatkan gelar Sarjana Sains
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM
UNIVERSITAS SEBELAS MARET
SURAKARTA
commit to user
perpustakaan.uns.ac.id
digilib.uns.ac.id
commit to user
perpustakaan.uns.ac.id
digilib.uns.ac.id
PERNYATAAN KEASLIAN SKRIPSI
Dengan ini saya menyatakan bahwa isi intelektual skripsi saya yang berjudul
“PENUMBUHAN LAPISAN TIPIS BARIUM FERRUM TITANAT (BFT)
DENGAN METODE SOL GEL ” adalah hasil kerja saya atas arahan pembimbing
dan sepengetahuan saya hingga saat ini, isi skripsi tidak berisi materi yang telah
dipublikasikan atau ditulis oleh orang lain atau materi yang telah diajukan untuk
mendapatkan gelar kesarjanaan di Universitas Sebelas Maret atau di PerguruanTinggi
lainnya, jika ada maka telah dituliskan di daftar pustaka skripsi ini dan segala bentuk
bantuan dari semua pihak telah ditulis di bagian ucapan terimakasih. Isi skripsi ini
boleh dirujuk atau difotokopi secara bebas tanpa harus memberitahu penulis.
Surakarta, 30 Agustus 2013
Tira ikhwani
iii
commit to user
perpustakaan.uns.ac.id
digilib.uns.ac.id
MOTTO DAN PERSEMBAHAN
“Allah mencintai orang yang cermat dalam meneliti soal-soal yang meragukan
dan yang tidak membiarkan akal dikuasai oleh nafsunya ”
(Nabi Muhammad saw)
“Informasi bukanlah pengetahuan. Satu-satunya sumber pengetahuan adalah
pengalaman"( Einstein)
Karya ini kupersembahkan kepada :
Bapak dan ibu tercinta atas do’a dalam setiap sujudnya
Alm. Nina Ariyani kakak ku tercinta
Kakak dan adik ku yang selalu mendukungku
commit to user
iv
Dosen Pembimbingku
perpustakaan.uns.ac.id
digilib.uns.ac.id
PENUMBUHAN LAPISAN TIPIS BARIUM FERRUM TITANAT (BFT)
DENGAN METODE SOL GEL
TIRA IKHWANI
Jurusan Fisika, Fakultas MIPA, Universitas Sebelas Maret
ABSTRAK
Lapisan tipis Barium Titanat (BT) dan BT doping Ferrum (BFT)
telah berhasil ditumbuhkan menggunakan metode sol gel di atas substrat
Pt/Si yang disiapkan dengan spin coater. Lapisan tipis BT dan BFT dibuat
dengan jumlah lapis yaitu 3 lapis dengan variasi perbandingan persen mol
dopan Ferrum (Fe) sebesar 1%, 3%, 5% dan 10%. Sampel lapisan tipis BT
dan BFT dikarakterisasi menggunakan X-Ray Diffraction (XRD), Scanning
Electron Microscopy (SEM), Atomic Force Microscopy (AFM) dan kurva
histerisis. Hasil karakterisasi menggunakan XRD menunjukkan bahwa
seiring dengan bertambahnya variasi % mol dopan Ferrum (Fe) maka sudut
difraksinya bergeser ke kiri (semakin kecil). Hasil penghalusan General
Structure Analysis System (GSAS) didapatkan nilai parameter kisi a, b dan c
mengalami perbesaran dari parameter kisi awal. Nilai parameter kisi yang
dihasilkan dari penghalusan software GSAS menujukkan bahwa lapisan tipis
BT dan BFT mempunyai struktur tetragonal. Hasil pengujian menggunakan
SEM menunjukkan ketebalan rata-rata dari lapisan tipis BT dan BFT sekitar
350 nm. Hasil AFM menunjukkan nilai kekasaran (roughness) lapisan tipis
BT dan BFT semakin kasar seiring bertambahnya mol doping Fe. Lapisan
tipis BT dan BFT merupakan bahan ferroelektrik yang ditandai dengan
terbentuknya kurva histerisis. Hasil karakterisasi menunjukkan bahwa
lapisan tipis BT dan BFT telah terdeposisi di atas substrat Pt/Si.
Kata kunci : BaTiO3, sol gel, struktur kristal, parameter kisi, GSAS
commit to user
v
perpustakaan.uns.ac.id
digilib.uns.ac.id
GROWTH OF BARIUM FERRUM TITANATE (BFT) THIN FILMS BY
SOL GEL METHOD
TIRA IKHWANI
Department of Physics, Faculty of Mathematic and Natural Science
Sebelas Maret University
ABSTRACT
Barium Titanate (BT) and Ferrum doped BT (BFT) thin films have been
successfully grown by sol gel method on the substrates Pt / Si which were
prepared with spin coater. The percentages of Fe variant dope were 1%, 3%, 5%
and 10% and each sample was formed into 3 layers. The thin film samples of BT
and BFT were characterized by X-Ray Diffraction (XRD), Scanning Electron
Microscopy (SEM), Atomic Force Microscopy (AFM) and hysteresis curves. The
XRD patterns showed that the peak shifted to the left with increasing Fe dopant.
The data taken from XRD is analyzed by working General Structure Analysis
System (GSAS), and resulting the lattice parameter of a, b and c that having a
magnification of the initial lattice parameter. The resulting values of the lattice
parameter refinement software (GSAS) showed that thin layer of BT and BFT
have tetragonal structures. SEM images result showed the thickness averages of
thin film were 350 nm. While the result of AFM showed roughness value of BT
and BFT, the roughness increase with increasing Fe dopant. Thin layer of BT and
BFT are ferroelectric material because they have formed hysteresis curves
perfectly. The result of characterization are evidence that the BT and BFT thin
layers have been deposited on the Pt / Si substrates.
Keywords: BaTiO3, sol gel, crystal structure, lattice parameter, GSAS
commit to user
vi
perpustakaan.uns.ac.id
digilib.uns.ac.id
KATA PENGANTAR
Puji syukur Penulis panjatkan kehadirat Allah SWT yang telah
memberikan rakhmat dan karunia-Nya sehingga Penulis dapat menyelesaikan
penyusunan skripsi yang berjudul “Penumbuhan Lapisan Tipis Barium Ferrum
Titanat (BFT) dengan Metode Sol Gel”.
Penulis menyadari bahwa keberhasilan penyusunan skripsi ini tidak
terlepas dari bantuan berbagai pihak baik langsung maupun tidak langsung. Pada
kesempatan ini, Penulis ingin menyampaikan rasa terima kasih yang sebesarbesarnya kepada :
1. Bapak Ahmad Marzuki, S.Si., Ph.D. selaku Ketua Jurusan Fisika
Fakultas MIPA Universitas Sebelas Maret Surakarta.
2. Dr. Yofentina Iriani S.Si., M.Si. selaku Dosen Pembimbing I atas bimbingan,
serta nasehat yang berarti banyak bagi penulis selama penyusunan skripsi.
3. Bapak Anif Jamaluddin, S.Si., M.Si. selaku Dosen Pembimbing II atas
bimbingan, saran, serta semangat yang diberikan.
4. Rekan satu group kerja lab: Riana, mas Nuril, mbak Herlin, mbak Dwi, mbak
Ari, Meisya, Retno dan Qudrotun.
5. Pak Risa atas segala bantuannya dalam mengoperasikan alat eksperimen.
6. Nafi’ah, yaya serta semua sahabat “COMPTON” atas persahabatan yang
indah selama ini.
Semoga segala kebaikan dan pertolongan semuanya mendapat berkah dari
Allah S.W.T. Semoga skripsi ini dapat bermanfaat bagi semua pihak yang
membutuhkan. Amin.
Surakarta, 30 Agustus 2013
Tira Ikhwani
commit to user
vii
perpustakaan.uns.ac.id
digilib.uns.ac.id
DAFTAR ISI
Halaman
HALAMAN JUDUL ......................................................................................
HALAMAN PENGESAHAN ........................................................................
HALAMAN PERNYATAAN.. ......................................................................
HALAMAN MOTTO DAN PERSEMBAHAN ..........................................
HALAMAN ABSTRAK ................................................................................
HALAMAN ABSTRACT ..............................................................................
KATA PENGANTAR ....................................................................................
DARTAR ISI ..................................................................................................
DARTAR TABEL ..........................................................................................
DAFTAR GAMBAR ......................................................................................
DAFTAR SIMBOL ........................................................................................
DAFTAR LAMPIRAN ..................................................................................
BAB I PENDAHULUAN ............................................................................
1.1. Latar Belakang Masalah .............................................................
1.2. Batasan Masalah.........................................................................
1.3. Perumusan Masalah ...................................................................
1.4. Tujuan Penelitian .......................................................................
1.5. Manfaat Penelitian .....................................................................
BAB II TINJAUAN PUSTAKA ..................................................................
2.1. Material Ferroelektrik ................................................................
2.1.1. Ferroelektrisitas .................................................................
2.1.2. Karakteristik Material Ferroelektrik .................................
2.2. Barium Titanat ...........................................................................
2.3. Efek doping Bahan Ferroelektrik ...............................................
2.4. Metode Chemical Solution Deposition (CSD) ...........................
2.5. Metode Karakterisasi .................................................................
2.5.1. X-Ray Diffraction (XRD) ..................................................
2.5.2. Scanning Electron Microscopy (SEM) .............................
2.5.3. Atomic Force Microscopy (AFM) ....................................
2.5.4. Uji Sifat Listrik dengan Metode Sawyer Tower ...............
2.6.General Structure Analysis System (GSAS) ................................
BAB III METODOLOGI PENELITIAN ...................................................
3.1. Tempat dan Waktu Penelitian ....................................................
3.2. Alat dan Bahan Penelitian ..........................................................
3.3. Metode Penelitian.......................................................................
3.3.1. Persiapan Alat dan Bahan .................................................
3.3.2. Pemotongan Substrat Pt/Si................................................
3.3.3. Pembuatan Larutan BT dan BFT .....................................
3.3.4.Pembuatan Lapisan Tipis BT dan BFT dengan Spin
Coating .............................................................................
commit BT
to user
3.3.5. Karakterisasi Sampel
dan BFT ..................................
viii
i
ii
iii
iv
v
vi
vii
viii
x
xi
xii
xiii
1
1
2
3
3
3
4
4
5
5
6
7
11
12
12
14
14
15
16
18
18
18
20
21
22
22
22
23
perpustakaan.uns.ac.id
digilib.uns.ac.id
3.3.5.1. Difraksi Sinar-X (XRD) ......................................
3.3.5.2. Scanning Electron Microscopy (SEM) dan Atomic
Force Microscopy (AFM) ...................................
3.3.5.3. Kurva Histerisis ...................................................
BAB IV Hasil DAN PEMBAHASAN ..........................................................
4.1. Karakterisasi Struktur Mikro .....................................................
4.2. Karakterisasi Scanning Electron Microscopy (SEM) .................
4.3. Karakterisasi Atomic Force Microscopy (AFM) ........................
4.4. Kurva Histerisis ..........................................................................
BAB V KESIMPULAN DAN SARAN .......................................................
5.1. Kesimpulan ................................................................................
5.2. Saran ...........................................................................................
DAFTAR PUSTAKA .....................................................................................
LAMPIRAN ...................................................................................................
commit to user
ix
24
24
24
26
27
34
37
39
43
43
43
44
47
perpustakaan.uns.ac.id
digilib.uns.ac.id
DAFTAR TABEL
Tabel 2.1
Tabel 2.2
Tabel 4.1
Tabel 4.2
Tabel 4.3
Tabel 4.4
Halaman
Jari-jari Ion Pen-doping Soft Doping.......................................
8
Jari-jari Ion Pen-doping Hard Doping.....................................
8
Hasil Perhitungan Ukuran kristal Lapisan Tipis BT dan BFT 29
Parameter Kisi Lapisan Tipis BT dan BFT Hasil
Penghalusan Program GSAS................................................... 33
Hasil Perhitungan Ketebalan Lapisan Tipis BT dan BFT....... 37
Kekasaran Rata-rata Lapisan Tipis BT dan BFT..................... 39
commit to user
x
perpustakaan.uns.ac.id
digilib.uns.ac.id
DAFTAR GAMBAR
Gambar 2.1
Gambar 2.2
Gambar 2.3
Gambar 2.4
Gambar 2.5
Gambar 2.6
Gambar 2.7
Gambar 2.8
Gambar 3.1
Gambar 3.2
Gambar 3.3
Gambar 3.4
Gambar 3.5
Gambar 3.6
Gambar 4.1
Gambar 4.2
Gambar 4.3
Gambar 4.4
Gambar 4.5
Gambar 4.6
Gambar 4.7
Domain-domain pada Material Ferroelektrik..........................
Pergeseran Ion Ti4+ pada Struktur Perovskite PbTiO3.............
Kurva Histerisis P-E................................................................
Struktur Perovskite Barium Titanat (BT)................................
Mekanisme “kerusakan” Sistem Kristal BST..........................
Struktur Perovskite Material Ferroelektrik..........................
Proses Spin Coating.................................................................
Difraksi Sinar X pada Kristal...................................................
Alat-alat Penelitian yang digunakan........................................
Bahan-bahan Penelitian yang digunakan.................................
Diagram Alir Penelitian...........................................................
Hasil Larutan BT dan BFT......................................................
Alat Pemanasan dan Pendeposisian.........................................
Alat Uji Kurva Histerisis.........................................................
Pola Difraksi Lapisan Tipis BaTiO3 dan BaFexTi1-xO3...........
Pola Difraksi Variasi Persen Mol Doping Fe pada BaTiO3
untuk Bidang 101.....................................................................
Penghalusan Pola Difraksi Menggunakan Program GSAS
pada Puncak (101)....................................................................
Foto SEM Lapisan BT dan BFT dengan Variasi Mol
Doping......................................................................................
Penampang Lintang Lapisan Tipis BT dan BFT dengan
Variasi Mol Dopping...............................................................
Morfologi Permukaan Lapisan Tipis BT dan BFT dengan
Variasi Mol Doping.................................................................
Kurva Histerisis Lapisan BT dan BFT dengan Variasi Mol
Doping .....................................................................................
commit to user
xi
Halaman
4
5
6
7
9
10
11
13
19
20
21
22
23
25
27
29
31
35
36
38
40
perpustakaan.uns.ac.id
digilib.uns.ac.id
DAFTAR SIMBOL
Simbol
o
C
M
n
d
λ
θ
P
Ps
Pr
Ec
M
a,b,c
C
Keterangan
Suhu
Molaritas
Bilangan bulat
Jarak antar bidang atom dalam kristal
Panjang gelombang sinar-X
Sudut difraksi
Polarisasi
Polarisasi spontan
Polarisasi remanen
Medan koersif
Molaritas
Parameter kisi
Kapasitor
commit to user
xii
Nilai/ Satuan
Derajat celcius
M
(1,2,3,… dst)
nm
nm
Derajat
C/cm2
C/cm2
C/cm2
V/meter
Mol/m3
Angstrom
Farad
perpustakaan.uns.ac.id
digilib.uns.ac.id
DAFTAR LAMPIRAN
Halaman
Lampiran 1.
Lampiran 2.
Lampiran 3.
Lampiran 4.
Lampiran 5.
Lampiran 6.
Lampiran 7.
Lampiran 8.
ICDD Pt/Si.........................................................................
ICDD BaTiO3.....................................................................
Hasil Chi-square Pengolahan Data GSAS.........................
Nilai FWHM Hasil Pengolahan Data dengan Origin.........
Perhitungan Ukuran Partikel Lapisan Tipis BT dan BFT..
Perhitungan Ukuran Butir Lapisan Tipis BT dan BFT......
Perhitungan Ketebalan Lapisan Tipis BT dan BFT...........
Foto Hasil dari Karakterisasi AFM....................................
commit to user
xiii
47
48
49
52
55
56
57
60