PEMBUATAN DAN KARAKTERISASI SIFAT OPTIK FILM TIPIS ZNO DENGAN METODE SOL-GEL SPINCOATING.
iv
KATA PENGANTAR
Puji dan syukur penulis ucapkan kepada Yesus Kristus, berkat kasih
karunia-Nya yang melimpah sehingga penulis dapat menyelesaikan skripsi ini
dengan baik. Kripsi ini diajukan sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar
sajana sains di Fakutas Matematika dan Ilmu Alam Universitas Negeri Medan.
Adapun judul skripsi ini adalah ” pembuatan dan karakterisasi sifat Optik Film
Tipis ZnO dengan Metode Sol-Gel Spincoating”.
Pada kesempatan ini penulis menyampaikan ucapan terimakasih yang
sebesar-besarnya kepada pihak yang telah menyumbangkan moral maupun
material yang membangun dalam penulisan Skripsi ini, pertama Keluarga besar
Op. Hasonangan Purba ( keluarga saya sendiri ) yang selalu memberikan
dorongan dan memfalisitasi segala hal yang penulis butuhkan demi terselesainya
skripsi ini. Yang ke-2 Kepada Bapak Drs. Togi Tampubolon, M. Si yang telah
memberi bimbingan, arahan dan waktu kepada penulis mulai sejak awal penelitian
sampai selesainya penulisan skripsi ini, ke-3 Bapak Drs. Nurdin Siregar, M.Si
yang telah berperan aktif dalam memberikan masukan tentang penelitian ini, ke-4
Bapak Prof. Drs. Motlan, M. Sc., Ph.D, Bapak Abdul Hakim, S.Si., M.Si, dan
Bapak Mukti H. Harahap, S.Si., M.Si. sebagai penguji penulis yang telah berperan
aktif dalam memberikan saran dan masukan tentang penyelesaian skripsi ini. Dan
untuk teman-teman saya yang telah meluangkan waktunya untuk membantu saya
dalam penelitian. Semoga apa yang telah saya terima bisa penulis berikan kepada
orang lain diesok hari.
v
DAFTAR ISI
Hal
Lembar Pegesahan
i
Riwayat Hidup
ii
Abstrak
iii
Kata Pengantar
iv
Daftar Isi
v
Daftar Gambar
viii
Daftar Tabel
ix
Daftar Lampiran
x
BAB I. PENDAHULUAN
1.1.Latar belakang masalah .................................................................. 1
1.2. Batasan Masalah ........................................................................... 4
1.3.Rumusan Masalah .......................................................................... 5
1.4.Tujuan Penelitian .......................................................................... 5
BAB II TINJAUAN PUSTAKA
2.1. Nanopartikel...................................................................................... 6
2.2. Material ZnO ...................................................................................... 8
2.2.1. Nanopartikel ZnO............................................................................. 11
2.2.2. Senyawa ZnO ................................................................................... 12
2.3. sifat fisik ZnO ..................................................................................... 13
2.3.1. sifat Mekanik ................................................................................... 13
2.3.2. struktur Kristal ................................................................................. 13
2.3.3. Sifat Optik ZnO ................................................................................ 16
2.3.4. sifat kimia ZnO ................................................................................ 18
2.3.5. aplikasi ZnO ..................................................................................... 19
2.3.6. Celah Pita energy ............................................................................. 22
2.4. Teknologi Film Tipis .......................................................................... 26
vi
2.4.1.Dasar-dasar Penumbuhan Film Tipis ................................................. 27
2.5. Prekosor .............................................................................................. 30
2.5.1. TEA (trietanolamina) ....................................................................... 30
2.5.2. Pelarut Isoropanol ............................................................................ 30
2.6. Sifat Adesif Pelapisan (coating) .......................................................... 31
2.7. spincoating .......................................................................................... 31
2.8. Subtrat Kaca........................................................................................ 31
2.9. Metode Sol-gel .................................................................................... 33
2.9.1. proses sol-gel ................................................................................... 35
2.9.2. Kimia sol-gel.................................................................................... 35
2.9.3. Tahap proses Sol-gel ........................................................................ 37
2.10. Prapasasi Pre-Lapisan ....................................................................... 39
2.11. Perlakuan Panas ................................................................................ 40
2.12. pengaruh temperature substrat ........................................................... 41
2.13. proses preheating dan postheating ..................................................... 43
BAB III METODE PENELITIAN
3.1. Tempat dan Waktu Penelitian .............................................................. 39
3.2. Alat dan Bahan ................................................................................... 39
3.3. Variabel Penelitian .............................................................................. 39
3.4. Prosedur Penelitian ............................................................................. 40
3.4.1. Pembersihan Substrat ....................................................................... 40
3.4.2. Pembuatan Sol ................................................................................. 41
3.4.3. Pelapisan (coating) ........................................................................... 41
3.4.4. Proses preheating dan postheating.................................................... 41
3.5. Karakterisasi Film Tipis ZnO .............................................................. 42
3.5.1. XRD ................................................................................................ 42
3.6. Diagram Alir ....................................................................................... 50
vii
BAB IV Hasil Dan Pembahasan
4.1. Hasil Penelitian ................................................................................. 46
4.1.1. Hasil Pembuatan Film Tipis ZnO dengan XRD ................................ 46
4.1.2. Hasil dengan karakterisasi Uv-Vis .................................................... 51
BaB V Kesimpulan dan Saran
5.1. Kesimpulan ......................................................................................... 58
5.2. Saran ................................................................................................... 59
DAFTAR PUSTA ..................................................................................... 60
ix
DAFTARA TABEL
Table 2.1.Parameter kisi dan konstanta Kristal wurtzite ZnO .......... 15
Tabel 2.2. Sistem Koloid........................................................................... 21
Tabel 2.3. celah pita energy dalam ukuran besar (bulk) ................... 25
Tabel 2.4. Sifat Fisis dan Kimia Trietanolamin ................................ 30
Tabel 2.5. Pelarut Isopropanol .......................................................... 30
Tabel 2.6. Sifat Fisik kaca mikroskop ............................................... 33
Tabel 2.7. Rata-rata Ukuran Kristal ZnO ........................................ 38
Tabel 3.1. Alat untuk Pembuatan Film Tipis .................................... 39
Tabel 3.2. Bahan Pembuatan Film Tipis ZnO .................................. 40
Tabel 4.1. Ukuran Kristal Film Tipis ZnO ....................................... 51
Tabel 4.2. Tansmitansi film tipis ZnO pada konsentrasi 0.6 ............ 51
Tabel 4.3. Tansmitansi film tipis ZnO pada konsentrasi 0.7 ............ 52
Tabel 4.4. Tansmitansi film tipis ZnO pada konsentrasi 0.8 ............ 53
Tabel 4.5. ketebalan film tipis ZnO ................................................... 54
Tabel 4.6. hubungan Energi gap dengan konsentrasi ....................... 57
viii
DAFTAR GAMBAR
2.1. Sintesis Nanopartikel............................................................................... 7
2.2. Tingkat Energi pada Semikonduktor .................................................... 10
2.3. Nanopartikel ZnO ................................................................................... 11
2.4. Stuktur ZnO ............................................................................................ 14
2.5. Ilustrasi pita valensi dan pita konduksi .................................................. 23
2.6. ilustrasi tiga mode dasar nukleusasi awal sol-gel ................................... 23
2.7. Skema Umum Proses Pembuatan Sol-Gel .............................................. 35
2.8. Tahap Pembuatan Sol Dan Tahap Pembuatan Gel................................ 36
2.9. Transmisi ZnO yang Ditumbuhkan Disubtrat Kaca ............................ 42
3.1. Grafik Preheating .................................................................................... 43
3.2. Grafik Postheating .................................................................................. 43
3.3. Hamburan Sinar-X.................................................................................. 43
4.1. pola difraksi sina-X pada kosentrasi 0.6M ............................................. 55
4.2. pola Diffraksi sinar-x pada konsentrasi 0.7M ........................................ 56
4.3. pola diffraksi sinar-x pada konsentrasi 0.8 M........................................ 56
x
Daftar Lampiran
1. Dokumentasi Alat dan Bahan Penelitian
2. Hasil Excel Uv-Vis
i. Excel Uv-vis untuk kosentrasi 0.6 M
ii. Excel Uv-vis untuk kosentrasi 0.7 M
iii. Excel Uv-vis untuk kosentrasi 0.8 M
2. Hasil Dari XRD
i. Untuk konsentrasi 0.6 M terlampir 3 lbr
ii. Untuk konsentrasi 0.7 M terlampir 3 lbr
iii. Untuk konsentrasi 0.8 M terlampir 3 lbr
3. Surat Penelitian Dari Fakultas Dan dari Lab. Kimia UNIMED
1
BAB I
PENDAHULUAN
1.1
LatarBelakang
Proses pembangunan disegala bidang selain membawa kemajuan terhadap
kehidupan manusia, tetapi juga akan membawa dampak negative bagi lingkungan
hidup. Industrialisasi yang semakin meningkat telah menyebabkan menurunnya
kualitas lingkungan hidup, karena berbagai jenis limbah yang ditimbulkannya.
Seperti halnya penurunan kualitas udara selain diakibatkan dari asap kendaraan
bermotor juga limbah dari industri. Kehadiran berbagai jenis gas tersebut pada
tingkat tertentu telah semakin mengkhawatirkan bagi kehidupan makhluk hidup.
Melihat fenomena tersebut, maka penelitian tentang bahan sensor gas sangat
diperlukan.
Lapisan tipis adalah suatu lapisan yang sangat tipis dari bahan organik,
anorganik, metal, maupun campuran metal-organik yang dapat memiliki sifat-sifat
konduktor, semikonduktor, superkonduktor, maupun isolator. Sejak diperkenalkan
oleh Groove pada tahun 1852, teknologi lapisan tipis ini sudah banyak mengalami
perkembangan, baik dari segi cara pembuatan, bahan yang digunakan, dan
aplikasinya dalam kehidupan masyarakat.
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
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.
Dalam teknik material khususnya lapisan tipis, bahan yang biasa
digunakan adalah InO, WO,
233
SnO , TiO , ZnO, ITO dan masih banyak lagi
2
2
bahan lainnya. ZnO merupakan salah satu bahan dasar pembuatan lapisan tipis.
ZnO adalah material semikonduktor tipe-n golongan II-IV dengan lebar band gap
2
3,20 eV pada suhu kamar (Yaoming, 2010). Selain itu, ZnO memiliki sifat emisi
yang dekat dengan sinar UV, fotokatalis, konduktivitas dan transparansi yang
tinggi. Bahan ini digunakan sebagai bahan dasar lapisan tipis, karena memiliki
beberapa keunggulan dalam aplikasinya, terutama dalam bidang sensor, sel surya,
serta nanodevice. (Guanglong, 2007). Sebagai sensor gas, bahan ZnO sensitif
terhadap beberapa gas seperti hidrokarbon, oksigen, karbon monoksida, dan
sebagainya (X.L. Cheng, 2004, dari jurnal Manddu, Akhiruddin, dkk)
Lapisan tipis dapat dibuat dengan berbagai macam metode, seperti
molecular beam epitaxy (Changzheng W, 2009), RF magnetron sputtering
(Sungyeon Kim, 2006), pulsed laser deposition (Zhu, 2010), spray pyrolysis
(Prasada, 2010), chemical vapor deposition (Preetam, 2007), physical vapor
deposition (George, 2010), dan metode sol-gel spincoating (Ilican, 2008). Dengan
metode sol-gel spincoating memiliki beberapa keuntungan, antara lain biayanya
murah, komposisinya yang homogen, tidak menggunakan ruang dengan tingkat
kevakuman yang tinggi, ketebalan lapisan bisa dikontrol dan mikro strukturnya
yang baik, sehingga metode ini banyak digunakan beberapa tahun belakangan ini
(Cheng, X, L, 2004).
Sol-gel spincoating adalah metode untuk membuat lapisan dari bahan
polimer photoresist yang dideposisikan pada permukaan silikon dan material lain
yang berbentuk datar. Setelah larutan (sol-gel) diteteskan di atas permukaan
substrat, kecepatan putar diatur oleh gaya sentrifugal untuk menghasilkan lapisan
tipis yang homogen. Metode sol-gel spincoating ini menggabungkan metode
fisika dan kimia biasa. Metode ini sangat mudah dan efektif untuk membuat
lapisan tipis dengan hanya mengatur parameter waktu dan kecepatan putar serta
viskositas larutan. Namun, metode ini tidak dapat diaplikasikan untuk membuat
lapisan metal, karena bahan dasar metal sulit untuk dibuat dalam fase cair.
Dalam pembuatan lapisan tipis dengan metode sol-gel spin coating,
variabel yang diteliti, antara lain konsentrasi, perlakuan panas, kecepatan putar,
waktu putar dan aging.
Salah satu sifat ZnO yang menarik untuk diamati adalah proses
pembentukan kristalnya yang terjadi pada suhu di bawah 4000C. Hal ini
bergantung dari jenis deposisi dan pelarut yang digunakan. Berdasarkan penelitian
3
yang telah dilakukan oleh Yiamsawas (2011), dengan menggunakan PVP dan
etanol sebagai pelarut dan dengan pemanasan pada suhu 800C struktur kristal ZnO
sudah terbentuk. Menurut Torres (2010), kristal ZnO sudah terbentuk dengan
pemanasan pada suhu 2000C, dengan menggunakan pelarut etilon glikol dan
gliserol. Menurut Davood (2009), pemanasan pada suhu di bawah 3000C
merupakan pemanasan tahap awal, dimana struktur kristal sudah terbentuk tetapi
belum terorientasi dengan sempurna. Selanjutnya dengan pemanasan yang lebih
tinggi pada suhu 4000C dan 5000C, struktur kristal ZnO akan terorientasi dengan
sempurna.
Penelitian Anisa,dkk.(2010) tentang lapisan tipis ZnO dengan metode solgel mendapatkan bahwa lapisan tipis transparan ZnO dengan pemanasan 500 0C
memiliki tingkat ketransparanan yang paling tinggi 98% pada daerah cahaya
tampak (400-800 nm), dengan pita energy 3,21 eV. Peningkatan sifat optik
meliputi absorbansi transmisi disebabkan oleh berkurangnya kerapatan perbatasan
antar bulir akibat pertumbuhan partikel baru dengan ukuran lebih kecil, serta
berada dari native defect oksigen vacany. Sedangkan menurunnya intensitas emisi
visible pada suhu tinggi berkaitan dengan mulai terbentuknya morfologi
permukaan lapisan yang lebih baik. Liou, dkk. (2007) mendapatkan lapisan tipis
ZnO dengan pemanasan 5000C selama 1 jam. Lapisan tipis tersebut memiliki
tingkat ketransparanan yang paling tinggi 94% pada daerah cahaya tampak dan
kristal ZnO terbentuk wurtzite heksagonal dengan ukuran 30 nm serta kerapatan
permukaannya homogen. Lebar celah pita energi lapisan tipis ZnO ketika
dilakukan variasi suhu aneling berkisar 3,265 eV sampai 3,293 eV. Struktur
kristal dan ukuran bubuk partikel pada lapisan ZnO sangat mempengaruhi sifat
optik dan elektriknya, sedangkan agreasi partikel yang membentuk lapisan
(cluster) tidak terlalu mempengaruhi absorsi optik nanopartikel yang dihasilkan.
Sintesis dan karakteristik film tipis ZnO yang diperoleh dan kemudian agar
nantinya dapat diaplikasikan sesuai kebutuhan, sangat dipengaruhi berbagai
faktor, misalnya seperti metode sintesis, pH, jenis prekursor, pelarut, pengadukan
dan temperatur. Untuk mendapatkan film tipis optimum, peneliti mengunakan
metode sol-gel spincoating dengan beberapa variasi prekursor, pelarut, kecepatan
4
pengadukan dan pemanasan. (Aprilla Annisa. 2010) , dan penelitian sebelumnya
Arni Girsang, (2011), Jennyari (2012)
Penelitian mengenai pembuatan dan karakterisasi sifat optik film tipis
sebelumnya telah dilakukan Habibi dan Khaledi, universitas Isfahan, (2007),
menggunakan prekursor seng asetat dihidrat, de-ionized water dan isopropanol
sebagai pelarut dan monoetanolamin sebagai penstabil dan dengan pemanasan
preheating 2750 C selama 10 menit dan anealing pada temperatur 3500 C, 4500 C,
5500C selama 60 menit diperoleh diameter nanopartikel ZnO berkisar 40 – 200
nm di atas substrat
Dari uraian di atas maka penulis tertarik membuat film tipis ZnO dengan
metode sol-gel spincoating dengan menvariasikan konsentrasi prekusor dengan
judul penelitian :
”Pembuatan dan Karakterisasi Sifat Optik Film Tipis ZnO dengan Metode
Sol-Gel Spincoating.”
1.2. Batasan Masalah
Untuk memberi ruang lingkup yang jelas dalam penelitian ini penulis
membatasi hanya pada proses pembuatan film tipis ZnO melalui pencampuran
Zinc Asetat dihidrat Zn(CH3COO)2, isopropanol pada konsentrasi 0,6M ; 0,7M ;
0,8M dengan metode Sol-Gel Spincoating. Kemudian mengkarakterisasi sampel
menggunakan XRD dan Uv-Vis.
1.3. Rumusan Masalah
Berdasarkan latar belakang masalah dan batasan masalah yang telah
dikemukakan di atas, maka yang menjadi rumusan masalah adalah:
1. Bagaimana proses pembuatan film tipis ZnO dengan metode Sol-Gel
spincoating?
2. Bagaimana struktur kristal film tipis ZnO dengan menggunakan metode SolGel Spincoating?
3. Bagaimana struktur mikro film tipis ZnO menggunakan metode Sol-Gel
Spincoating?
5
1.4.Tujuan Penelitian
Adapun tujuan dari penelitian ini adalah :
1.
Mengetahui pembuatan film tipis ZnO dengan metode Sol-Gel Spincoating.
2.
Mengetahui struktur mikro film tipis ZnO dengan menggunakan dengan
metode Sol-Gel Spincoating.
3.
Mengetahui sifat film tipis ZnO dengan menggunakan dengan metode SolGel Spincoating
1.5. Manfaat Penelitian
Hasil penelitian ini diharapkan dapat memberikan informasi proses
pembuatan film tipis ZnO dengan menggunakan metoda Sol-Gel Spincoating
yang ditumbuhkan disubtrat kaca dan dapat dijadikan acuan pada proses
pembuatan dan karakterisasi sifat Optik film tipis ZnO dengan metode sol-gel
spincoating berikutnya dengan hasil yang lebih baik. Setelah kondisi optimum
pembuatan film diketahui, dan dapat dibuat film tipis ZnO yang mempunyai sifatsifat fisis baik sehingga film tipis ZnO dapat digunakan sebagai bahan pembuatan
sensor gas, sel surya, eletronika dan optik.
58
BAB V
KESIMPULAN DAN SARAN
5.1. Kesimpulan
Berdasarkan hasil penelitian dan pembahasan karakterisasi sifat optik film
tipis ZnO pada subtract kaca dengan metode Sol-Gel Spincoating maka dapat
disimpulkan beberapa halsebagai berikut.
1. Film Tipis ZnO berhasil dideposisi di atas subrat kaca dengan
memvariasikan konsentrasi pada suhu 3000C sampai 5000C dan pada
konsentrasi 0,8 M memiliki ketebalan paling tipis.
a) Film tipis ZnO dengan konsentrasi 0.6M memiliki band gap 1.58
eV
b) Film tipis ZnO dengan konsentrasi 0,7M memiliki band gap 1.56
eV
c) Film tipis ZnO dengan konsentrasi 0.8M memiliki band gap 1.57
eV
Di dapatkan konsentrasi tidak mempengaruhi band gap
2. Dari hasil Xrd diperoleh ukuran partikel ZnO yang terbentuk sebagai
berikut
a) Film tipis ZnO dengan konsentrasi 0.6 M memiliki ukuran pertikel
ZnO
nm
b) Film tipis ZnO dengan konsentrasi 0,7 M memiliki ukuran pertikel
ZnO
c) Film tipis ZnO dengan konsentrasi 0.8 M memiliki ukuran pertikel
ZnO
3. Ketebalan film tipis dipengaruhi oleh besarnya partikel ZnO yang
terbentuk. Dimana semakin besar partikel semakin tebal juga film tipis
yang terbentuk.
a) Film tipis ZnO dengan konsentrasi 0.6 M memiliki ukuran pertikel
ZnO
nm dengan ketebalan 90.373 nm
b) Film tipis ZnO dengan konsentrasi 0,7 M memiliki ukuran pertikel
dengan ketebalan 125.399 nm
ZnO
c) Film tipis ZnO dengan konsentrasi 0.8 M memiliki ukuran pertikel
ZnO
69,855 nm
4. Dari hasil pembahasan di dapatkan kesimpulan bahwa ukuran partikel
mempengaruhi besarnya enrgi gap
a) Film tipis ZnO dengan konsentrasi 0.6 M memiliki ukuran pertikel
ZnO
nm memiliki band gap 1.58 eV
59
b) Film tipis ZnO dengan konsentrasi 0,7 M memiliki ukuran pertikel
ZnO
memiliki band gap 1.56 eV
c) Film tipis ZnO dengan konsentrasi 0.8 M memiliki ukuran pertikel
ZnO
memiliki band gap 1.57 eV
5.2. Saran
Untuk penelitian lebih lanjut tentang sifat optik film tipis ZnO dengan
metode Sol-gel Spincoating disarankan untuk:
1. Untuk penelitian lebih lanjut perlu diteliti bagaimana
Memvariasikan pelarut ZnO
2. Untuk penelitian lebih lanjut perlu diteliti bagaimana
Memvariasikan waktu dan kecepatan magetik stirer saat refluks
3. Variasi di spincoating dan banyaknya pelapisan
4. Memvariasikan saat pre-heating dan post heating
jika
jika
60
DAFTAR PUSTAKA
Abdullah, M., Yudistira Virgus, Nirmin dan Khairurrijal, (2008), Sintesis
Nanomaterial, Jurnal Nanosains & Nanoteknologi. 1: 33-57
Annisa, Bahar, A., dan Hidayat, R., (2010), Preparasi Lapisan Tipis ZnO
Transparan Menggunakan Sol-Gel Beserta Karakterisasi Optiknya,
Prosiding Seminar Nasional Indonesia, 6: 1-11.
Arni, Girsang, (2011), Preparasi dan Sifat Optik Film Tipis ZnO dengan Metode
Sol-Gel spincoating,Skripsi, FMIPA, UNIMED, Medan
Astuti, Z.H., (2007), Kebergantungan Ukuran Nanopartikel Terhadap Warna
yang Dipancarkan pada Proses Deeksitasi, Skripsi, Depatement Fisika
ITB, Bandung.
Behera, J.K., (2008), Synthesis And Characterization Of ZnO Nano-Particles,
National Institute Of Technoogy, Rourkela-769008, Orissa, India: 1-29
Changzheng, W., (2009), “Effect of the Oxygen Pressure on The Microstructure
and Optical Properties Of ZnO Films Prepared by Laser Molecular Beam
Epitaxy”, Elsevier Physica B, Vol 404, hal. 4075–4082.
Cheng, X.L., (2004), “ZnO Nano Particulate Thin Film: Preparation,
Characterization and Gas-
Sensing Property”. Elsevier Sensor and
Actuators, Vol 102, hal. 248-252.
Davood, (2009), “The Effect of Heat Treatment on The Physical Properties of
Sol-gel Derived ZnO Thin Films”. Elsevier Applied Surface Science, Vol
255, hal. 5812–5817.
George, A., (2010), "Microstructure and Field Emission Characteristics of ZnO
Nanoneedles Grown by Physical Vapor Deposition”, Elsevier Materials
Chemistry and Physics, Vol 123, hal. 634–638.
61
Guanglong, Z., (2007), “Orientation Enhancement of Polycrystalline ZnO Thin
Films Through Thermal”¸ Elsevier Materials Letters, Vol 61, hal. 4305–
4308.
Gupta,P.,S., (2010), Structural and Optical Properties of Sol-gel Prepared ZnO
Thin Film. Applied Physics Research 2(1): 1916-9639.
Hussein, H.F., Shabeeb M.G., dan Hashim, S.Sh., (2011), Preparation ZnO Thin
Film by Using Sol-gel Processed and Determination of thickness and study
optical properties, Journal Matter Environ Science 4: 423-426.
Ilica., S, (2008), “Preparation and Characterization of ZnO Thin Films Deposited
by Sol-gel Spin Coating Method, Journal of Optoelectronic And Advanced
Materials, Vol 10, No. 10, hal.2578 – 2583.
Jennyari,(2012), “Pengaruh Temperatur Preheating terhadap Sifat Optik Film
Tipis
ZnO
yang
ditumbuhkan
dengan
Metode
Sol-
Gel”,skripsi,FMIPA,UNIMED:Medan
Maddu,Akhiruddin,(2009),”Struktur dan Sifat Optik Film Tipis ZnO Hasil
Deposisi Dengan Teknik Spin-Coating Melalui Proses Sol-Gel”,Jurnal,
Departemen Fisika, FMIPA, IPB: Kampus IPB Darmaga, Bogor
Prasada, T., (2010), “Physical Properties of ZnO Thin Films Deposited at Various
Substrate Temperatures Using Spray Pyrolysis”, Elsevier Physica B, Vol
405, hal. 2226–2231.
Preetam, S., (2008), “ZnO Nanocrystalline Powder Synthesized by Ultrasonic
Mist-Chemical Vapour Deposition”, Elsevier Optical Materials, Vol 30,
hal. 1316–1322.
Smirnov,Marius,dkk.,(2010),Eletronik Transport Properties in Pollycrystalline
ZnO
Thin
Films”,Juornal
Physics,Al.I.Cuva.Romania
of
advance
Reseach
In
62
Sugianto, 2009, buku Ajar Fisika Zat Padat, Semarang UNNES
Sungyeon, K., (2006), “Fabrication of Zn/ZnO Nanocables Through Thermal
Oxidation of Zn Nanowires Grown by RF Magnetron Sputtering”, Elsevier
Journal of Crystal Growth, Vol 290, hal. 485–489.
Torres, D., (2009), “Optical and Structural Properties of Sol-Gel Prepared Zno
Thin Films and Their Effect on Photocatalytic Activity”, Elsevier Solar
Energy Material & Solar Cells, Vol 93, hal. 55-59.
Winardi, S., Kusdianto, dan Widiyastuti, (2011), Preparasi Film ZnO-Silika
Nanokomposit dengan Metode Sol-Gel, Prosiding Seminar Nasional
Teknik Kimia “Kejuangan”, 265-269
Yaoming Li, (2010), “The Effect of Heat Treatment on The Physical Properties of
Sol–Gel Derived by Sol-gel Method”, Elsevier Applied Surface Science,
Vol 256, hal. 4543–4547.
Yuli,Santi Astuti,(2011),”Struktur dan Sifat Film Tipis CdTe:Cu yang
Ditumbuhkan
dengan
Metode
DC
Magnetron
Sputtering”,Skripsi,FMIPA,UNNES:Semarang.
Zhu, B.L., (2009), “Low Temperature Annealing Effects on the Structure and
Optical Properties of ZnO Films Grown by Pulsed Laser Deposition”,
Elsevier Vacuum, Vol 84, hal. 1280–1286.
Wikipedia, (2013), http://en.wikipedia.org/wiki/Zinc_oxide (Diakses 27 April
2011, 11:53)
ii
DAFTAR RIWAYAT HIDUP
Andreas Purba lahir di desa sigalingging Parbuluan IV, Kecamatan
Parbuluan, Kabupaten DAIRI pada tanggal 03 juli 1990, Ayah bernama Anggiat
Purba dan ibu bernama Tiemsi Nadeak, merupakan anak ke 7 dari 8 bersaudara.
Pada tahun 1997 memesuki pendidikan dasar di SD No. 030294 Sigalingging dan
lulus tahun 2003. Pada tahun 2003 penulis melanjutkan sekolah ke SMP Swasta
Saut Roha Sigalingging dan lulus dapa tahun 2006 dan pada tahun 2006 penulis
melanjutkan sekolah SMA N.1 Parbuluan lulus pada tahun 2009. Pada tahun
2009 penulis di terima di Program Studi Fisika Jurusan Fisika di FMIPA
Universitas Negeri Medan, dan lulus ujian Pada tanggal 2 september 2014.
Adapun kegiatan ekstrakulikuler yang pernah diikuti Gabungan Muda-Mudi
Perantau Sigalingging (GAMUPASI), Ikatan Keluarga Besar Kristen Fisika
(IKBKF), Paduan Suara El-Shaddai USU Internasional Choir ikut penelitian
program doktor Drs. Nurdin Siregar, M.Si.
KATA PENGANTAR
Puji dan syukur penulis ucapkan kepada Yesus Kristus, berkat kasih
karunia-Nya yang melimpah sehingga penulis dapat menyelesaikan skripsi ini
dengan baik. Kripsi ini diajukan sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar
sajana sains di Fakutas Matematika dan Ilmu Alam Universitas Negeri Medan.
Adapun judul skripsi ini adalah ” pembuatan dan karakterisasi sifat Optik Film
Tipis ZnO dengan Metode Sol-Gel Spincoating”.
Pada kesempatan ini penulis menyampaikan ucapan terimakasih yang
sebesar-besarnya kepada pihak yang telah menyumbangkan moral maupun
material yang membangun dalam penulisan Skripsi ini, pertama Keluarga besar
Op. Hasonangan Purba ( keluarga saya sendiri ) yang selalu memberikan
dorongan dan memfalisitasi segala hal yang penulis butuhkan demi terselesainya
skripsi ini. Yang ke-2 Kepada Bapak Drs. Togi Tampubolon, M. Si yang telah
memberi bimbingan, arahan dan waktu kepada penulis mulai sejak awal penelitian
sampai selesainya penulisan skripsi ini, ke-3 Bapak Drs. Nurdin Siregar, M.Si
yang telah berperan aktif dalam memberikan masukan tentang penelitian ini, ke-4
Bapak Prof. Drs. Motlan, M. Sc., Ph.D, Bapak Abdul Hakim, S.Si., M.Si, dan
Bapak Mukti H. Harahap, S.Si., M.Si. sebagai penguji penulis yang telah berperan
aktif dalam memberikan saran dan masukan tentang penyelesaian skripsi ini. Dan
untuk teman-teman saya yang telah meluangkan waktunya untuk membantu saya
dalam penelitian. Semoga apa yang telah saya terima bisa penulis berikan kepada
orang lain diesok hari.
v
DAFTAR ISI
Hal
Lembar Pegesahan
i
Riwayat Hidup
ii
Abstrak
iii
Kata Pengantar
iv
Daftar Isi
v
Daftar Gambar
viii
Daftar Tabel
ix
Daftar Lampiran
x
BAB I. PENDAHULUAN
1.1.Latar belakang masalah .................................................................. 1
1.2. Batasan Masalah ........................................................................... 4
1.3.Rumusan Masalah .......................................................................... 5
1.4.Tujuan Penelitian .......................................................................... 5
BAB II TINJAUAN PUSTAKA
2.1. Nanopartikel...................................................................................... 6
2.2. Material ZnO ...................................................................................... 8
2.2.1. Nanopartikel ZnO............................................................................. 11
2.2.2. Senyawa ZnO ................................................................................... 12
2.3. sifat fisik ZnO ..................................................................................... 13
2.3.1. sifat Mekanik ................................................................................... 13
2.3.2. struktur Kristal ................................................................................. 13
2.3.3. Sifat Optik ZnO ................................................................................ 16
2.3.4. sifat kimia ZnO ................................................................................ 18
2.3.5. aplikasi ZnO ..................................................................................... 19
2.3.6. Celah Pita energy ............................................................................. 22
2.4. Teknologi Film Tipis .......................................................................... 26
vi
2.4.1.Dasar-dasar Penumbuhan Film Tipis ................................................. 27
2.5. Prekosor .............................................................................................. 30
2.5.1. TEA (trietanolamina) ....................................................................... 30
2.5.2. Pelarut Isoropanol ............................................................................ 30
2.6. Sifat Adesif Pelapisan (coating) .......................................................... 31
2.7. spincoating .......................................................................................... 31
2.8. Subtrat Kaca........................................................................................ 31
2.9. Metode Sol-gel .................................................................................... 33
2.9.1. proses sol-gel ................................................................................... 35
2.9.2. Kimia sol-gel.................................................................................... 35
2.9.3. Tahap proses Sol-gel ........................................................................ 37
2.10. Prapasasi Pre-Lapisan ....................................................................... 39
2.11. Perlakuan Panas ................................................................................ 40
2.12. pengaruh temperature substrat ........................................................... 41
2.13. proses preheating dan postheating ..................................................... 43
BAB III METODE PENELITIAN
3.1. Tempat dan Waktu Penelitian .............................................................. 39
3.2. Alat dan Bahan ................................................................................... 39
3.3. Variabel Penelitian .............................................................................. 39
3.4. Prosedur Penelitian ............................................................................. 40
3.4.1. Pembersihan Substrat ....................................................................... 40
3.4.2. Pembuatan Sol ................................................................................. 41
3.4.3. Pelapisan (coating) ........................................................................... 41
3.4.4. Proses preheating dan postheating.................................................... 41
3.5. Karakterisasi Film Tipis ZnO .............................................................. 42
3.5.1. XRD ................................................................................................ 42
3.6. Diagram Alir ....................................................................................... 50
vii
BAB IV Hasil Dan Pembahasan
4.1. Hasil Penelitian ................................................................................. 46
4.1.1. Hasil Pembuatan Film Tipis ZnO dengan XRD ................................ 46
4.1.2. Hasil dengan karakterisasi Uv-Vis .................................................... 51
BaB V Kesimpulan dan Saran
5.1. Kesimpulan ......................................................................................... 58
5.2. Saran ................................................................................................... 59
DAFTAR PUSTA ..................................................................................... 60
ix
DAFTARA TABEL
Table 2.1.Parameter kisi dan konstanta Kristal wurtzite ZnO .......... 15
Tabel 2.2. Sistem Koloid........................................................................... 21
Tabel 2.3. celah pita energy dalam ukuran besar (bulk) ................... 25
Tabel 2.4. Sifat Fisis dan Kimia Trietanolamin ................................ 30
Tabel 2.5. Pelarut Isopropanol .......................................................... 30
Tabel 2.6. Sifat Fisik kaca mikroskop ............................................... 33
Tabel 2.7. Rata-rata Ukuran Kristal ZnO ........................................ 38
Tabel 3.1. Alat untuk Pembuatan Film Tipis .................................... 39
Tabel 3.2. Bahan Pembuatan Film Tipis ZnO .................................. 40
Tabel 4.1. Ukuran Kristal Film Tipis ZnO ....................................... 51
Tabel 4.2. Tansmitansi film tipis ZnO pada konsentrasi 0.6 ............ 51
Tabel 4.3. Tansmitansi film tipis ZnO pada konsentrasi 0.7 ............ 52
Tabel 4.4. Tansmitansi film tipis ZnO pada konsentrasi 0.8 ............ 53
Tabel 4.5. ketebalan film tipis ZnO ................................................... 54
Tabel 4.6. hubungan Energi gap dengan konsentrasi ....................... 57
viii
DAFTAR GAMBAR
2.1. Sintesis Nanopartikel............................................................................... 7
2.2. Tingkat Energi pada Semikonduktor .................................................... 10
2.3. Nanopartikel ZnO ................................................................................... 11
2.4. Stuktur ZnO ............................................................................................ 14
2.5. Ilustrasi pita valensi dan pita konduksi .................................................. 23
2.6. ilustrasi tiga mode dasar nukleusasi awal sol-gel ................................... 23
2.7. Skema Umum Proses Pembuatan Sol-Gel .............................................. 35
2.8. Tahap Pembuatan Sol Dan Tahap Pembuatan Gel................................ 36
2.9. Transmisi ZnO yang Ditumbuhkan Disubtrat Kaca ............................ 42
3.1. Grafik Preheating .................................................................................... 43
3.2. Grafik Postheating .................................................................................. 43
3.3. Hamburan Sinar-X.................................................................................. 43
4.1. pola difraksi sina-X pada kosentrasi 0.6M ............................................. 55
4.2. pola Diffraksi sinar-x pada konsentrasi 0.7M ........................................ 56
4.3. pola diffraksi sinar-x pada konsentrasi 0.8 M........................................ 56
x
Daftar Lampiran
1. Dokumentasi Alat dan Bahan Penelitian
2. Hasil Excel Uv-Vis
i. Excel Uv-vis untuk kosentrasi 0.6 M
ii. Excel Uv-vis untuk kosentrasi 0.7 M
iii. Excel Uv-vis untuk kosentrasi 0.8 M
2. Hasil Dari XRD
i. Untuk konsentrasi 0.6 M terlampir 3 lbr
ii. Untuk konsentrasi 0.7 M terlampir 3 lbr
iii. Untuk konsentrasi 0.8 M terlampir 3 lbr
3. Surat Penelitian Dari Fakultas Dan dari Lab. Kimia UNIMED
1
BAB I
PENDAHULUAN
1.1
LatarBelakang
Proses pembangunan disegala bidang selain membawa kemajuan terhadap
kehidupan manusia, tetapi juga akan membawa dampak negative bagi lingkungan
hidup. Industrialisasi yang semakin meningkat telah menyebabkan menurunnya
kualitas lingkungan hidup, karena berbagai jenis limbah yang ditimbulkannya.
Seperti halnya penurunan kualitas udara selain diakibatkan dari asap kendaraan
bermotor juga limbah dari industri. Kehadiran berbagai jenis gas tersebut pada
tingkat tertentu telah semakin mengkhawatirkan bagi kehidupan makhluk hidup.
Melihat fenomena tersebut, maka penelitian tentang bahan sensor gas sangat
diperlukan.
Lapisan tipis adalah suatu lapisan yang sangat tipis dari bahan organik,
anorganik, metal, maupun campuran metal-organik yang dapat memiliki sifat-sifat
konduktor, semikonduktor, superkonduktor, maupun isolator. Sejak diperkenalkan
oleh Groove pada tahun 1852, teknologi lapisan tipis ini sudah banyak mengalami
perkembangan, baik dari segi cara pembuatan, bahan yang digunakan, dan
aplikasinya dalam kehidupan masyarakat.
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
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.
Dalam teknik material khususnya lapisan tipis, bahan yang biasa
digunakan adalah InO, WO,
233
SnO , TiO , ZnO, ITO dan masih banyak lagi
2
2
bahan lainnya. ZnO merupakan salah satu bahan dasar pembuatan lapisan tipis.
ZnO adalah material semikonduktor tipe-n golongan II-IV dengan lebar band gap
2
3,20 eV pada suhu kamar (Yaoming, 2010). Selain itu, ZnO memiliki sifat emisi
yang dekat dengan sinar UV, fotokatalis, konduktivitas dan transparansi yang
tinggi. Bahan ini digunakan sebagai bahan dasar lapisan tipis, karena memiliki
beberapa keunggulan dalam aplikasinya, terutama dalam bidang sensor, sel surya,
serta nanodevice. (Guanglong, 2007). Sebagai sensor gas, bahan ZnO sensitif
terhadap beberapa gas seperti hidrokarbon, oksigen, karbon monoksida, dan
sebagainya (X.L. Cheng, 2004, dari jurnal Manddu, Akhiruddin, dkk)
Lapisan tipis dapat dibuat dengan berbagai macam metode, seperti
molecular beam epitaxy (Changzheng W, 2009), RF magnetron sputtering
(Sungyeon Kim, 2006), pulsed laser deposition (Zhu, 2010), spray pyrolysis
(Prasada, 2010), chemical vapor deposition (Preetam, 2007), physical vapor
deposition (George, 2010), dan metode sol-gel spincoating (Ilican, 2008). Dengan
metode sol-gel spincoating memiliki beberapa keuntungan, antara lain biayanya
murah, komposisinya yang homogen, tidak menggunakan ruang dengan tingkat
kevakuman yang tinggi, ketebalan lapisan bisa dikontrol dan mikro strukturnya
yang baik, sehingga metode ini banyak digunakan beberapa tahun belakangan ini
(Cheng, X, L, 2004).
Sol-gel spincoating adalah metode untuk membuat lapisan dari bahan
polimer photoresist yang dideposisikan pada permukaan silikon dan material lain
yang berbentuk datar. Setelah larutan (sol-gel) diteteskan di atas permukaan
substrat, kecepatan putar diatur oleh gaya sentrifugal untuk menghasilkan lapisan
tipis yang homogen. Metode sol-gel spincoating ini menggabungkan metode
fisika dan kimia biasa. Metode ini sangat mudah dan efektif untuk membuat
lapisan tipis dengan hanya mengatur parameter waktu dan kecepatan putar serta
viskositas larutan. Namun, metode ini tidak dapat diaplikasikan untuk membuat
lapisan metal, karena bahan dasar metal sulit untuk dibuat dalam fase cair.
Dalam pembuatan lapisan tipis dengan metode sol-gel spin coating,
variabel yang diteliti, antara lain konsentrasi, perlakuan panas, kecepatan putar,
waktu putar dan aging.
Salah satu sifat ZnO yang menarik untuk diamati adalah proses
pembentukan kristalnya yang terjadi pada suhu di bawah 4000C. Hal ini
bergantung dari jenis deposisi dan pelarut yang digunakan. Berdasarkan penelitian
3
yang telah dilakukan oleh Yiamsawas (2011), dengan menggunakan PVP dan
etanol sebagai pelarut dan dengan pemanasan pada suhu 800C struktur kristal ZnO
sudah terbentuk. Menurut Torres (2010), kristal ZnO sudah terbentuk dengan
pemanasan pada suhu 2000C, dengan menggunakan pelarut etilon glikol dan
gliserol. Menurut Davood (2009), pemanasan pada suhu di bawah 3000C
merupakan pemanasan tahap awal, dimana struktur kristal sudah terbentuk tetapi
belum terorientasi dengan sempurna. Selanjutnya dengan pemanasan yang lebih
tinggi pada suhu 4000C dan 5000C, struktur kristal ZnO akan terorientasi dengan
sempurna.
Penelitian Anisa,dkk.(2010) tentang lapisan tipis ZnO dengan metode solgel mendapatkan bahwa lapisan tipis transparan ZnO dengan pemanasan 500 0C
memiliki tingkat ketransparanan yang paling tinggi 98% pada daerah cahaya
tampak (400-800 nm), dengan pita energy 3,21 eV. Peningkatan sifat optik
meliputi absorbansi transmisi disebabkan oleh berkurangnya kerapatan perbatasan
antar bulir akibat pertumbuhan partikel baru dengan ukuran lebih kecil, serta
berada dari native defect oksigen vacany. Sedangkan menurunnya intensitas emisi
visible pada suhu tinggi berkaitan dengan mulai terbentuknya morfologi
permukaan lapisan yang lebih baik. Liou, dkk. (2007) mendapatkan lapisan tipis
ZnO dengan pemanasan 5000C selama 1 jam. Lapisan tipis tersebut memiliki
tingkat ketransparanan yang paling tinggi 94% pada daerah cahaya tampak dan
kristal ZnO terbentuk wurtzite heksagonal dengan ukuran 30 nm serta kerapatan
permukaannya homogen. Lebar celah pita energi lapisan tipis ZnO ketika
dilakukan variasi suhu aneling berkisar 3,265 eV sampai 3,293 eV. Struktur
kristal dan ukuran bubuk partikel pada lapisan ZnO sangat mempengaruhi sifat
optik dan elektriknya, sedangkan agreasi partikel yang membentuk lapisan
(cluster) tidak terlalu mempengaruhi absorsi optik nanopartikel yang dihasilkan.
Sintesis dan karakteristik film tipis ZnO yang diperoleh dan kemudian agar
nantinya dapat diaplikasikan sesuai kebutuhan, sangat dipengaruhi berbagai
faktor, misalnya seperti metode sintesis, pH, jenis prekursor, pelarut, pengadukan
dan temperatur. Untuk mendapatkan film tipis optimum, peneliti mengunakan
metode sol-gel spincoating dengan beberapa variasi prekursor, pelarut, kecepatan
4
pengadukan dan pemanasan. (Aprilla Annisa. 2010) , dan penelitian sebelumnya
Arni Girsang, (2011), Jennyari (2012)
Penelitian mengenai pembuatan dan karakterisasi sifat optik film tipis
sebelumnya telah dilakukan Habibi dan Khaledi, universitas Isfahan, (2007),
menggunakan prekursor seng asetat dihidrat, de-ionized water dan isopropanol
sebagai pelarut dan monoetanolamin sebagai penstabil dan dengan pemanasan
preheating 2750 C selama 10 menit dan anealing pada temperatur 3500 C, 4500 C,
5500C selama 60 menit diperoleh diameter nanopartikel ZnO berkisar 40 – 200
nm di atas substrat
Dari uraian di atas maka penulis tertarik membuat film tipis ZnO dengan
metode sol-gel spincoating dengan menvariasikan konsentrasi prekusor dengan
judul penelitian :
”Pembuatan dan Karakterisasi Sifat Optik Film Tipis ZnO dengan Metode
Sol-Gel Spincoating.”
1.2. Batasan Masalah
Untuk memberi ruang lingkup yang jelas dalam penelitian ini penulis
membatasi hanya pada proses pembuatan film tipis ZnO melalui pencampuran
Zinc Asetat dihidrat Zn(CH3COO)2, isopropanol pada konsentrasi 0,6M ; 0,7M ;
0,8M dengan metode Sol-Gel Spincoating. Kemudian mengkarakterisasi sampel
menggunakan XRD dan Uv-Vis.
1.3. Rumusan Masalah
Berdasarkan latar belakang masalah dan batasan masalah yang telah
dikemukakan di atas, maka yang menjadi rumusan masalah adalah:
1. Bagaimana proses pembuatan film tipis ZnO dengan metode Sol-Gel
spincoating?
2. Bagaimana struktur kristal film tipis ZnO dengan menggunakan metode SolGel Spincoating?
3. Bagaimana struktur mikro film tipis ZnO menggunakan metode Sol-Gel
Spincoating?
5
1.4.Tujuan Penelitian
Adapun tujuan dari penelitian ini adalah :
1.
Mengetahui pembuatan film tipis ZnO dengan metode Sol-Gel Spincoating.
2.
Mengetahui struktur mikro film tipis ZnO dengan menggunakan dengan
metode Sol-Gel Spincoating.
3.
Mengetahui sifat film tipis ZnO dengan menggunakan dengan metode SolGel Spincoating
1.5. Manfaat Penelitian
Hasil penelitian ini diharapkan dapat memberikan informasi proses
pembuatan film tipis ZnO dengan menggunakan metoda Sol-Gel Spincoating
yang ditumbuhkan disubtrat kaca dan dapat dijadikan acuan pada proses
pembuatan dan karakterisasi sifat Optik film tipis ZnO dengan metode sol-gel
spincoating berikutnya dengan hasil yang lebih baik. Setelah kondisi optimum
pembuatan film diketahui, dan dapat dibuat film tipis ZnO yang mempunyai sifatsifat fisis baik sehingga film tipis ZnO dapat digunakan sebagai bahan pembuatan
sensor gas, sel surya, eletronika dan optik.
58
BAB V
KESIMPULAN DAN SARAN
5.1. Kesimpulan
Berdasarkan hasil penelitian dan pembahasan karakterisasi sifat optik film
tipis ZnO pada subtract kaca dengan metode Sol-Gel Spincoating maka dapat
disimpulkan beberapa halsebagai berikut.
1. Film Tipis ZnO berhasil dideposisi di atas subrat kaca dengan
memvariasikan konsentrasi pada suhu 3000C sampai 5000C dan pada
konsentrasi 0,8 M memiliki ketebalan paling tipis.
a) Film tipis ZnO dengan konsentrasi 0.6M memiliki band gap 1.58
eV
b) Film tipis ZnO dengan konsentrasi 0,7M memiliki band gap 1.56
eV
c) Film tipis ZnO dengan konsentrasi 0.8M memiliki band gap 1.57
eV
Di dapatkan konsentrasi tidak mempengaruhi band gap
2. Dari hasil Xrd diperoleh ukuran partikel ZnO yang terbentuk sebagai
berikut
a) Film tipis ZnO dengan konsentrasi 0.6 M memiliki ukuran pertikel
ZnO
nm
b) Film tipis ZnO dengan konsentrasi 0,7 M memiliki ukuran pertikel
ZnO
c) Film tipis ZnO dengan konsentrasi 0.8 M memiliki ukuran pertikel
ZnO
3. Ketebalan film tipis dipengaruhi oleh besarnya partikel ZnO yang
terbentuk. Dimana semakin besar partikel semakin tebal juga film tipis
yang terbentuk.
a) Film tipis ZnO dengan konsentrasi 0.6 M memiliki ukuran pertikel
ZnO
nm dengan ketebalan 90.373 nm
b) Film tipis ZnO dengan konsentrasi 0,7 M memiliki ukuran pertikel
dengan ketebalan 125.399 nm
ZnO
c) Film tipis ZnO dengan konsentrasi 0.8 M memiliki ukuran pertikel
ZnO
69,855 nm
4. Dari hasil pembahasan di dapatkan kesimpulan bahwa ukuran partikel
mempengaruhi besarnya enrgi gap
a) Film tipis ZnO dengan konsentrasi 0.6 M memiliki ukuran pertikel
ZnO
nm memiliki band gap 1.58 eV
59
b) Film tipis ZnO dengan konsentrasi 0,7 M memiliki ukuran pertikel
ZnO
memiliki band gap 1.56 eV
c) Film tipis ZnO dengan konsentrasi 0.8 M memiliki ukuran pertikel
ZnO
memiliki band gap 1.57 eV
5.2. Saran
Untuk penelitian lebih lanjut tentang sifat optik film tipis ZnO dengan
metode Sol-gel Spincoating disarankan untuk:
1. Untuk penelitian lebih lanjut perlu diteliti bagaimana
Memvariasikan pelarut ZnO
2. Untuk penelitian lebih lanjut perlu diteliti bagaimana
Memvariasikan waktu dan kecepatan magetik stirer saat refluks
3. Variasi di spincoating dan banyaknya pelapisan
4. Memvariasikan saat pre-heating dan post heating
jika
jika
60
DAFTAR PUSTAKA
Abdullah, M., Yudistira Virgus, Nirmin dan Khairurrijal, (2008), Sintesis
Nanomaterial, Jurnal Nanosains & Nanoteknologi. 1: 33-57
Annisa, Bahar, A., dan Hidayat, R., (2010), Preparasi Lapisan Tipis ZnO
Transparan Menggunakan Sol-Gel Beserta Karakterisasi Optiknya,
Prosiding Seminar Nasional Indonesia, 6: 1-11.
Arni, Girsang, (2011), Preparasi dan Sifat Optik Film Tipis ZnO dengan Metode
Sol-Gel spincoating,Skripsi, FMIPA, UNIMED, Medan
Astuti, Z.H., (2007), Kebergantungan Ukuran Nanopartikel Terhadap Warna
yang Dipancarkan pada Proses Deeksitasi, Skripsi, Depatement Fisika
ITB, Bandung.
Behera, J.K., (2008), Synthesis And Characterization Of ZnO Nano-Particles,
National Institute Of Technoogy, Rourkela-769008, Orissa, India: 1-29
Changzheng, W., (2009), “Effect of the Oxygen Pressure on The Microstructure
and Optical Properties Of ZnO Films Prepared by Laser Molecular Beam
Epitaxy”, Elsevier Physica B, Vol 404, hal. 4075–4082.
Cheng, X.L., (2004), “ZnO Nano Particulate Thin Film: Preparation,
Characterization and Gas-
Sensing Property”. Elsevier Sensor and
Actuators, Vol 102, hal. 248-252.
Davood, (2009), “The Effect of Heat Treatment on The Physical Properties of
Sol-gel Derived ZnO Thin Films”. Elsevier Applied Surface Science, Vol
255, hal. 5812–5817.
George, A., (2010), "Microstructure and Field Emission Characteristics of ZnO
Nanoneedles Grown by Physical Vapor Deposition”, Elsevier Materials
Chemistry and Physics, Vol 123, hal. 634–638.
61
Guanglong, Z., (2007), “Orientation Enhancement of Polycrystalline ZnO Thin
Films Through Thermal”¸ Elsevier Materials Letters, Vol 61, hal. 4305–
4308.
Gupta,P.,S., (2010), Structural and Optical Properties of Sol-gel Prepared ZnO
Thin Film. Applied Physics Research 2(1): 1916-9639.
Hussein, H.F., Shabeeb M.G., dan Hashim, S.Sh., (2011), Preparation ZnO Thin
Film by Using Sol-gel Processed and Determination of thickness and study
optical properties, Journal Matter Environ Science 4: 423-426.
Ilica., S, (2008), “Preparation and Characterization of ZnO Thin Films Deposited
by Sol-gel Spin Coating Method, Journal of Optoelectronic And Advanced
Materials, Vol 10, No. 10, hal.2578 – 2583.
Jennyari,(2012), “Pengaruh Temperatur Preheating terhadap Sifat Optik Film
Tipis
ZnO
yang
ditumbuhkan
dengan
Metode
Sol-
Gel”,skripsi,FMIPA,UNIMED:Medan
Maddu,Akhiruddin,(2009),”Struktur dan Sifat Optik Film Tipis ZnO Hasil
Deposisi Dengan Teknik Spin-Coating Melalui Proses Sol-Gel”,Jurnal,
Departemen Fisika, FMIPA, IPB: Kampus IPB Darmaga, Bogor
Prasada, T., (2010), “Physical Properties of ZnO Thin Films Deposited at Various
Substrate Temperatures Using Spray Pyrolysis”, Elsevier Physica B, Vol
405, hal. 2226–2231.
Preetam, S., (2008), “ZnO Nanocrystalline Powder Synthesized by Ultrasonic
Mist-Chemical Vapour Deposition”, Elsevier Optical Materials, Vol 30,
hal. 1316–1322.
Smirnov,Marius,dkk.,(2010),Eletronik Transport Properties in Pollycrystalline
ZnO
Thin
Films”,Juornal
Physics,Al.I.Cuva.Romania
of
advance
Reseach
In
62
Sugianto, 2009, buku Ajar Fisika Zat Padat, Semarang UNNES
Sungyeon, K., (2006), “Fabrication of Zn/ZnO Nanocables Through Thermal
Oxidation of Zn Nanowires Grown by RF Magnetron Sputtering”, Elsevier
Journal of Crystal Growth, Vol 290, hal. 485–489.
Torres, D., (2009), “Optical and Structural Properties of Sol-Gel Prepared Zno
Thin Films and Their Effect on Photocatalytic Activity”, Elsevier Solar
Energy Material & Solar Cells, Vol 93, hal. 55-59.
Winardi, S., Kusdianto, dan Widiyastuti, (2011), Preparasi Film ZnO-Silika
Nanokomposit dengan Metode Sol-Gel, Prosiding Seminar Nasional
Teknik Kimia “Kejuangan”, 265-269
Yaoming Li, (2010), “The Effect of Heat Treatment on The Physical Properties of
Sol–Gel Derived by Sol-gel Method”, Elsevier Applied Surface Science,
Vol 256, hal. 4543–4547.
Yuli,Santi Astuti,(2011),”Struktur dan Sifat Film Tipis CdTe:Cu yang
Ditumbuhkan
dengan
Metode
DC
Magnetron
Sputtering”,Skripsi,FMIPA,UNNES:Semarang.
Zhu, B.L., (2009), “Low Temperature Annealing Effects on the Structure and
Optical Properties of ZnO Films Grown by Pulsed Laser Deposition”,
Elsevier Vacuum, Vol 84, hal. 1280–1286.
Wikipedia, (2013), http://en.wikipedia.org/wiki/Zinc_oxide (Diakses 27 April
2011, 11:53)
ii
DAFTAR RIWAYAT HIDUP
Andreas Purba lahir di desa sigalingging Parbuluan IV, Kecamatan
Parbuluan, Kabupaten DAIRI pada tanggal 03 juli 1990, Ayah bernama Anggiat
Purba dan ibu bernama Tiemsi Nadeak, merupakan anak ke 7 dari 8 bersaudara.
Pada tahun 1997 memesuki pendidikan dasar di SD No. 030294 Sigalingging dan
lulus tahun 2003. Pada tahun 2003 penulis melanjutkan sekolah ke SMP Swasta
Saut Roha Sigalingging dan lulus dapa tahun 2006 dan pada tahun 2006 penulis
melanjutkan sekolah SMA N.1 Parbuluan lulus pada tahun 2009. Pada tahun
2009 penulis di terima di Program Studi Fisika Jurusan Fisika di FMIPA
Universitas Negeri Medan, dan lulus ujian Pada tanggal 2 september 2014.
Adapun kegiatan ekstrakulikuler yang pernah diikuti Gabungan Muda-Mudi
Perantau Sigalingging (GAMUPASI), Ikatan Keluarga Besar Kristen Fisika
(IKBKF), Paduan Suara El-Shaddai USU Internasional Choir ikut penelitian
program doktor Drs. Nurdin Siregar, M.Si.