PREPARASI DAN KARAKTERISASI SIFAT OPTIK FILM TIPIS ZNO DENGAN METODE SOL-GEL SPINCOATING.

(1)

PREPARASI DAN KARAKTERISASI SIFAT OPTIK FILM ZnO DENGAN METODE SOL- GEL SPINCOATING

Oleh : Arny A.Girsang NIM 082244610002 Program Studi Fisika

SKRIPSI

Diajukan Untuk Memenuhi Syarat Memperoleh Gelar Sarjana Sains

JURUSAN FISIKA

FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM

UNIVERSITAS NEGERI MEDAN

MEDAN

2012


(2)

iv

KATA PENGANTAR

Puji dan syukur penulis panjatkan kepada Yesus Kristus, karena atas kasih dan karunia-Nya yang melimpah sehingga penulis dapat menyelesaikan skripsi ini dengan baik. Skripsi ini diajukan sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar Sarjana Sains di Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Universitas Negeri Medan. Adapun judul skripsi ini adalah “Preparasi dan Karakterisasi Sifat Optik Film Tipis ZnO dengan Metode Sol-Gel Spincoating”.

Dalam kesempatan ini penulis menyampaikan ucapan terima kasih yang sebesar-besarnya kepada pihak yang telah membimbing dan memberikan dukungan moral, saran-saran dan nasehat-nasehat yang membangun dalam penulisan skripsi ini, terutama kepada Bapak Drs. Nurdin Siregar, M.Si selaku Dosen Pembimbing Skripsi, yang telah banyak memberikan bimbingan, arahan dan waktu kepada penulis sejak awal penelitian sampai dengan selesainya penulisan skripsi ini. Bapak Drs. Makmur Sirait, M.Si, Bapak Drs. Rahmadsyah, M.Si, dan Bapak Dr. Nurdin Bukit, M.Si selaku dosen penguji yang telah banyak membimbing, memberikan kritikan dan masukan demi penyempurnaan skripsi ini. Bapak Drs. Rappel Situmorang, M.Si, selaku Dosen Pembimbing Akademik yang memberikan bimbingan dan nasehat selama masa perkuliahan dan telah membantu dalam penyelesaian skripsi ini.

Ucapan terima kasih juga penulis sampaikan kepada Bapak Wahyu Bambang Widayatno, M.Si selaku Dosen Pembimbing Skripsi di Pusat Penelitian Fisika- LIPI, Serpong dan bapak Agus Sukarto yang telah banyak membantu penulis selama penelitian di LIPI. Bapak Drs. Marudut Sinaga, M.Si selaku Kepala Laboratorium Kimia FMIPA UNIMED, Medan yang telah memberikan kesempatan dan saran-saran untuk melakukan penelitian di Laboratorium Kimia.

Teristimewa penulis mengucapkan rasa syukur kepada Tuhan atas keluarga yang diberikan-Nya yang begitu menyayangi penulis. Kepada Ayahanda S. Girsang dan Ibunda M.br. Saragih, dan adik-adik ku Ricky F. Girsang dan Ruthma Sari Girsang yang selalu memberikan dukungan doa dan motivasi, serta dukungan materil yang luar biasa yang tidak ternilai harganya.


(3)

v

Ucapan terima kasih juga penulis sampaikan kepada yang terkasih Jan Rico Sinaga yang telah memberikan doa, dan motivasi dalam perkuliahan sampai penyusunan skripsi ini dan teman-temanku seperjuangan (Jennyari, Berliana, Elsa, Edi, Junita, Jenika, Henni Elika, Henny Ompusunggu, Agustina, Ferdinand, Indra, Ryanto, Bed, Berkat, Wanri, Albarra Harahap,Golbert, Bang Kiki Bang jefri) dan seluruh teman-teman Fisika ND’08 yang tidak dapat disebutkan satu persatu yang telah memberikan doa dan semangat yang luar biasa kepada penulis. Banyak hal yang telah kita lalui bersama baik suka maupun duka kurang lebih 4 tahun dan itu akan menjadi kenangan terindah. I Miss U All. Buat teman-teman di HIMAPSI terima kasih atas doa, motivasi dan dukungannya buat penulis dalam menyelesaikan skripsi ini. Buat satu kost putri 86 khususnya (Siska Siallagan, Uli, kakak Tiur Simbolon), terima kasih untuk dukungan dan semangatnya.

Penulis telah berupaya dengan semaksimal mungkin dalam meyelesaikan skripsi ini, namun penulis menyadari masih banyak kelemahan baik dari segi isi maupun tata bahasa dan penulisan, untuk itu penulis mengharapkan saran dan kritik yang bersifat membangun dari pembaca demi sempurnanya skripsi ini. Akhir kata penulis ucapkan banyak terima kasih, semoga skripsi ini bermanfaat dalam memperkaya ilmu Pedidikan.

Tuhan Yesus Memberkati.

Medan, Juli 2012

Arny A. Girsang NIM 082244610002


(4)

iii

PREPARASI DAN KARAKTERISASI SIFAT OPTIK FILM TIPIS ZnO DENGAN METODE SOL-GEL SPINCOATING

Arny A.Girsang 082244610002

ABSTRAK

Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui cara pembuatan film tipis ZnO dengan menggunakan metode sol-gel spincoating. Selain itu, penelitian ini juga bertujuan untuk mengetahui sifat optik film tipis ZnO yang ditumbuhkan di atas substrat kaca.

Pembuatan film tipis ZnO dengan metode sol-gel spincoating menggunakan Zn(CH3COO)2. 2H2O sebagai material awal. Sol ZnO yang stabil

dan homogen dipreparasi dengan melarutkan zinc asetat (Zn ( CH3COO)2. 2H2O)

dalam pelarut etilen glikol selama 10 menit dan distabilkan oleh penstabil TEA (trietanolamin) sebanyak 1 ml. Kemudian sol ZnO didinginkan selama 24 jam, setelah itu dilakukan pelapisan (coating) terhadaap substrat yang telah dibersihkan dengan methanol dan aseton, kemudian dilakukan pemanasan pada temperatur 2300C dan 4000C pada kedua sampel secara berurutan selama 10 menit dan postheating 5000selama 2 jam. Hasil yang diperoleh dikarakterisasi menggunakan spektrofotometer UV-Vis. Hasil penelitian menunjukkan bahwa pembuatan film tipis ZnO dengan metode sol-gel spincoating dapat membentuk film ZnO.

Hasil XRD menunjukkan film tipis ZnO dengan pre-heating 2300C memiliki ukuran 22,20 – 2,33 nm dan film tipis ZnO pre-heating 4000C dengan ukuran 28,84 – 2,24 nm. Hasil UV-Vis menunjukkan bahwa film tipis ZnO dengan pre-heating 2300C memiliki nilai absorbansi 1,948 dan lebar celah pita sebesar 3,66 eV sedangkan film tipis dengan pre-heating 4000C memiliki nilai absorbansi 1,409 dan lebar celah pita sebesar 3,49 eV.


(5)

vi

DAFTAR ISI

Lembar Pengesahan i

Daftar Riwayat Hidup ii

Abstrak iii

Kata Pengantar iv

Daftar Isi vi

Daftar Gambar ix

Daftar Tabel xi

Daftar lampiran xii

BAB I PENDAHULUAN

1.1. Latar Belakang Masalah 1

1.2. Batasan Masalah 4

1.3. Rumusan Masalah 4

1.4. Tujuan Penelitian 4

1.5. Manfaat Penelitian 5

BAB II TINJAUAN PUSTAKA

2.1. Nanopartikel 6

2.2. Material ZnO 8

2.3. Struktur Kristal ZnO dan Parameter Kisi 10

2.4. Metoda Sol-Gel 12

2.5. Pelapisan (coating) 14

2.5.1. Spin coating (Pelapisan Putaran) 16

2.5.2. Proses Spin Coating 17

2.5.3. Substrat 18

2.6. Film Tipis 18

2.7. Sifat Optik Film Tipis ZnO 19

2.8. Karakterisasi Nanopartikel ZnO 20


(6)

vii

2.8.2. Spektrofotometer Ultra Violet-Visibel (UV-Vis) 26

BAB III METODE PENELITIAN

3.1. Tempat Dan Waktu Pelaksanaan 31

3.2. Alat Dan Bahan 31

3.2.1. Alat Penelitian 32

3.2.2. Bahan Penelitian 32

3.3. Prosedur Penelitian 32

3.3.1. Preparasi Substrat 33

3.3.2. Preparasi Sol-Gel 33

3.3.3. Teknik pelapisan 35

3.3.4. Proses pre-heating dan post-heating 35

3.4. Teknik Analisis Data 36

3.4.1. Karakterisasi struktur kristal XRD (X-Ray Difraction) 36

3.4.2. UV-Vis Spektrofotometer 38

3.5. Diagram Alir Pembuatan Film Tipis ZnO 39

BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN

4.1. Hasil Penelitian 40

4.1.1. Hasil Preparasi Film Tipis ZnO 40

4.1.2. Hasil Karakterisasi Film Tipis dengan Menggunakan XRD 42 4.1.3. Hasil Karakterisisasi Film Tipis ZnO dengan Menggunakan UV-Vis 46

4.2. Pembahasan 47

4.2.1. Preparasi Film Tipis ZnO Dengan Metode Sol–Gel Spincoating 47 4.2.2. Karakterisasi Sifat Optik Menggunakan UV-Vis 48

BAB V KESIMPULAN DAN SARAN

5.1. Kesimpulan 52


(7)

viii

DAFTAR PUSTAKA 54


(8)

ix

DAFTAR GAMBAR

Halaman Gambar 2.1. Sintesis nanopartikel top-down dan bottom-up 7 Gambar 2.2. Tingkat Energi Pada Semikomduktor 9 Gambar 2.3. Struktur wurtzite heksagonal ZnO 10

Gambar 2.4. Spincoater 16

Gambar 2.5. Tahap penetesan sol-gel 17

Gambar 2.6. Peristiwa Difraksi Sinar- X 21

Gambar 2.7. Skema Difraktometer 24

Gambar 2.8. XRD (X-Ray Difraction) 25

Gambar 2.9. Eksitasi elektron saat di sinari dengan gelombang. 26 Gambar 2.10. Kurva spektrum absorbsi UV-Vis) 27

Gambar 2.11. Instrumentasi UV-Vis 28

Gambar 3.1. 3gram Zinc asetat dihidrat + 10 ml C2H6O2 34

Gambar 3.2. Zinc asetat dihidrat + TEA 34

Gambar 3.3. Pelapisan pada substrat gelas dengan mengunakan 35 Spincoater

Gambar 3.4. Contoh hasil spektrum XRD untuk Zinc Oxide 37

Gambar 3.5. XRD (X-Ray Difraction 37

Gambar 4.1.(a) Ketika sampel berada diatas magnetic stirrer 41

Gambar 4.1.(b) Koloid ZnO 41

Gambar 4.1.(c) Proses pelapisan pada sampel 42 Gambar 4.1.(d) Film tipis ZnO menggunaka subtrat gelas 42 Gambar 4.2.(a) Pola difraksi sinar- X sampel Film tipis ZnO 43

dengan pre- heating 2300C

Gambar 4.2.(b) Pola difraksi sinar- X sampel Film tipis ZnO 44 dengan pre- heating 4000C

Gambar 4.3. Ukuran kristal dengan plot Willamson- Hall 45 Gambar 4.4.(a). Grafik absorbsi lapisan tipis ZnO dengan 46


(9)

x

pre-heating 2300C;

Gambar 4.4.(b) Lapisan tipis ZnO dengan pre -heating 4000C 46 Gambar 4.5.(a). Sampel pre- heating 2300C 47 Gambar 4.5. (b). Sampel pre- heating 4000C 47 Gambar 4.6.(a) hubungan antara koefisien absorbansierhadap 49

energi foton Lapisan tipis dengan pre-heating 2300C Gambar 4.6.(b) Lapisan tipis dengan pre-heating 4000C 49


(10)

xii

DAFTAR LAMPIRAN

Halaman

Lampiran 1. Alat dan bahan yang digunakan 56

Lampiran 2. Perhitungan nilai d atau Tebal Sampel pre- heating 2300C 58

Lampiran 3.Perhitungan nilai hυ 61

Lampiran 4. Perhitungan nilai absorbansi (α) 62

Lampiran 5. Data hasil karakterisasi UV- Vis sampel pre- heating 2300C 63 Lampiran 6. Data hasil karakterisasi UV- Vis sampel pre- heating 4000C 71 Lampiran 7. Data panjang gelombang dan nilai absorbansi pre- heating 79

2300C dan 4000C

Lampiran 8. Pola Difraksi Sinar–X lapisan tipis ZnO dengan pre- heating 80 2300C

Lampiran 9. Pola Difraksi Sinar - X Film Tipis ZnO dengan pre-heating 82 4000C


(11)

1 BAB I PENDAHULUAN

1.1. Latar Belakang

Ketersediaan sumber energi merupakan masalah yang harus segera diselesaikan oleh masing-masing negara termasuk Indonesia. Untuk itu perlu dikembangkan suatu teknologi tepat guna untuk mengurangi jumlah kebutuhan energi yang ada. Salah satunya adalah dengan cara pembuatan lampu hemat energi dan juga pengembangan sel surya. Solid statelight emitting diodes (LEDs) biasanya digunakan sebagai sumber hemat energi khususnya phosphor yang dikonversikan menjadi LEDs.Zno merupakan salah satu jenis metal oksida yang banyak diminati penggunaannya pada berbagai jenis aplikasi, seperti sensor gas, surface acoustic wave (SAW),spintronik, sel surya hybrid LED, dan elektroda transparan sebagai alternatif lain dari ITO dan FTO.( Winardi Sugeng. 2011). Hal ini berkaitan dengan sifat optik dan elektrik dan kemudahan dalam proses deposisi. Sebagai bahan dengan karakteristik direct wide band gap dan jenis semikonduktor tipe-n, ZnO memiliki lebar celah pita energi sebesar 3,37 eV dan energi ikat eksitasi sebesar 60 mVdalam suhu kamar. ZnO dalam bentuk nanopartikel ataupun lapisan tipis dapat dengan mudah disintesis menggunakan metoda yang sederhana (tanpa proses sublimasi keadaan vakum) dan bertemperatur relatif rendah dibandingkan dengan jenis metal oksida lainnya.Beberapa jenis metoda sintesis ZnO berstruktur nano adalah Chemical vapor deposition, metal-organic CVD,elektro deposisi, dan kimia basah. Dari sejumlah metode sintesis nanopartikel ZnO, metode sol-gel merupakan metode yang relatif sederhana dan dapat menghasilkan koloid ZnO dengan ukuran partikel sekitar 1 sampai 100 nm dalam waktu beberapa jam. Metode sol-gel mengunakan proses kimia dimulai dari bentuk ion yang lebih besar (bulk) ditambah pereaksi kimia sehingga ion yang dihasilkan berukuran nanopartikel. Pada metode sol-gel ini , terjadi perubahan fase yaitu dari fase solid yang berupa serbuk akan berubah menjadi fase sol(koloid yang memiliki padatan tersuspensi


(12)

2

dalam larutan) lalu berubah menjadi gel. Sol-gel terdiri dari proses hidrolisis. Hidrolisis merupakan metode untuk menghilangkan unsur air dalam suatu larutan. Cara yang biasa digunakan adalah dengan teknik pemanasan (kalsinasi). Kalsinasi dapat dilakukan dengan mengunakan alat yang dapat menghasilkan suhu yang seragam bagi bahan sehingga proses pencampuran bahan menungkinkan untuk pembentukan produk yang lebih seragam. Pemanasan pada larutan akan terbentuk agregat partikel dimana penggerusan dari agregat yang besar tersebut diperoleh serbuk yang baik. Selain itu,kalsinasi juga memiliki fungsi untuk menghilangkan sisa senyawa prekursor yang tidak bisa hilang pada suhu rendah. Keuntungan metode sol-gel dibandingkan metode lainya yaitu kemampuannya untuk mengontrol stokiometri dengan tepat yang memungkinkan untuk membuat bahan multikomponen yang dalam waktu sebelumnya tidak bisa dilakukan. Dan kemampuan untuk menghasilkan bahan elektronik dan optik dengan kemurnian tinggi tanpa menggunakan banyak peralatan. Salah satu sifat menarik yang dimiliki oleh ZnO adalah pembentukan kristal yang dapat terjadi pada suhu dibawah 4000C, tentu saja hal ini tergantung dari jenis deposisi yang digunakan. Seperti yang dilaporkan oleh Shah dan Alshahry , (2009), menggunakan prekursor zinc metal dan ethanol sebagai pelarut dengan pemanasan pada suhu 3000C,memperoleh diameter nanopartikel ZnO berkisar 50-200nm dengan rata-rata 100 nm. Hammad.dkk(2009)dengan menggunakan prekursor seng dihidrat asetat, Zn(CH3COO)2-2H2O dan Hidroxyl-footed anethy Presorcinarene (HFMR)

serta metanol sebagai pelarut yang diaduk selama 60 menit pada suhu ruang dan kemudian dipanaskan pada suhu 400C memperoleh nanopartikel ZnO dengan ukuran 28-43 nm dan peningkatan ukuran partikel dipengaruhi oleh bahan penstabil. Sedangkan hasil yang diperoleh oleh Yiamswas,dkk,(2009), dengan menggunakan PVP dan etanol sebagai pelarut dan dengan pemanasan pada suhu 800C melaporkan bahwa morfologi kristal sudah terbentuk.Penelitian yang dilakukan oleh Alias,dkk,(2010) mendapatkan serbuk ZnO menggumpal pada pH 6 dan 7,dan menjadi serbuk halus pada pH 9 dengan ukuran maksimum 25,36 nm, dan pada pH 8 sampai 11 memiliki lebar celah pita energy berkisar antara 3,14 eV dan 3,25 eV.


(13)

3

Film tipis seng oksida (ZnO) telah banyak dikaji dan digunakan untuk berbagai aplikasi penting seperti perangkat pemancar cahaya,sel surya,sensor gas,panel layar datar dll.Aplikasi ini didasarkan karena manariknya karakteristik ZnO seperti lebar celah energi, optik langsung transisi dll. Film tipis disintesis dengan metode seperti sputtering,pirolisis semprot,deposisi uap kimia,laser berdenyut deposisi, oksidasi film logam dll.Penelitian Anisa,dkk.(2010) tentang lapisan tipis ZnO dengan metode sol-gel mendapatkan bahwa lapisan tipis transparan ZnO dengan pemanasan 5000C memiliki tingkat ketransparanan yang paling tinggi 98% pada daerah cahaya tampak (400-800 nm), dengan pita energi 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 optic dan elektiknya, sedangkan agreasi partikel yang membentuk lapisan (cluster) tidak terlalu mempengaruhi absorsi optic 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 spin coating dengan beberapa variasi prekursor,pelarut,kecepatan pengadukan dan pemanasan. (Aprilla Annisa. 2010)


(14)

4

Dari uraian di atas maka penulis tertarik membuat film tipis ZnO dengan metode sol-gel spincoating. Adapun judul penelitian tersebut adalah: ”Preparasi dan karakterisasi sifat optik film tipis ZnO dengan metoda 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 1 gr Zinc Asetat dihidrat , C2H6O2dengan metode Sol-Gel spin-coating. Kemudian

melihat ukuran partikel dan struktur kristal ZnO dengan menggunakan XRD, dan mengkarakterisasi sifat optik dari sampel menggunakan 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 cara mensintesis film tipis ZnO dengan metode Sol-Gel spin-coating?

2. Bagaimana sifat optik film tipis ZnO dengan menggunakan Spektrofotometer Ultra Violet-Visibel (UV-Vis) dengan metode Sol-Gel spin-coating?

1.4.Tujuan Penelitian

Adapun tujuan dari penelitian ini adalah :

1. Mengetahui proses pembuatan film tipis ZnO dengan metode Sol- Gel spin-coating

2. Mengetahui sifat optik dari film tipisl ZnO dengan menggunakan Spektrofotometer Ultra Violet-Visibel (UV-Vis) dengan metode Sol-Gel spin-coating.


(15)

5

1.5.Manfaat Penelitian

Hasil penelitian ini diharapkan dapat memberikan informasi proses pembuatan film tipis ZnO dengan menggunakan metoda Sol-Gel Spin Coating. Hasil karakterisasi sifat optik film tipis yang terbentuk dapat digunakan untuk mengetahui sifat optik film tipis ZnO, sehingga nantinya hasil penelitian yang berupa film tipis ini dapat dimanfaatkan sebagai bahan semikonduktor ,LED,dan sebagai bahan material sel surya. Penelitian ini juga diharapkan dapat menjadi acuan bagi penelitian selanjutnya untuk membuat film tipis dengan kualitas baik serta diharapkan pula dapat memberi kontribusi yang bermanfaat bagi dunia industri elektronika dan optik.


(16)

52

BAB V

KESIMPULAN DAN SARAN 5.1. Kesimpulan

Berdasarkan hasil penelitian dan pembahasan karakteristik sifat optik film tipis ZnO pada subtrat kaca dengan metoda Sol-gel Spincoating, maka dapat disimpulkan:

1. Dengan memvariasikan putaran pada saat pelapisan akan mempengaruhi besar band gap,semakin besar putaran maka band gapnya semakin besar juga:

a) Film tipis ZnO dengan putaran 2000 rpm memiliki band gap sebesar 3,66 eV

b) Film tipis ZnO dengan putaran 1000 rpm memiliki band gap sebesar 3,49 eV

2. Dari hasil karakterisasi sampel dengan mengunakan XRD dapat ditunjukkan bahwa semakin kecil ukuran kristal dari sampel maka band gapnya semakin semakin besar demikian sebaliknya semakin besar ukuran kristal dari sampel maka band gap semakin kecil:

a) Film tipis ZnO dengan pre–heating 230

0

C memiliki ukuran kristal sebesar 22,20–2,33 dengan band gap 3,66 eV

b) Film tipis ZnO dengan pre–heating 400

0

C memiliki ukuran kristal sebesar 28,84–2,24 dengan band gap 3,49 eV

3. Dari hasil karakterisasi sampel menggunakan UV-Vis ditunjukkan bahwa film tipis ZnO dengan pre-heating 2300 menyerap cahaya lebih banyak dibandingkan film tipis ZnO dengan pre- heating 4000C. Dimana nilai absorbsi film tipis ZnO dengan pre- heating 2300C sebesar 1,948 dengan panjang gelombang maksimum 302 nm dan nilai absorbs film tipis ZnO dengan pre- heating 4000C sebesar 1,409 dengan panjang gelombang maksimum 225 nm.


(17)

53

4. Dengan memvariasikan temperature pada saat pelapisan akan mempengaruhi besar band gap, semakin tinggi temperature maka band gap semakin kecil.

5.2.Saran

Untuk mengetahui lebih jauh tentang karakterisasi sifat optik film tipis ZnO dengan metoda Sol-gel Spincoating disarankan untuk:

1. Untuk penelitian lebih lanjut, perlu diteliti bagaimana jika menggunakan jika mengunakan bahan yang PA.

2. Untuk peneliti berikutnya dapat memvariasikan suhu dan waktu pada saat pemanasan

3. Sebelum karakterisasi sebaiknya sampel dimasukkan kedalam desikator vakum untuk menhindari terjadinya aglomerasi


(18)

54

DAFTAR PUSTAKA

Abdullah, M., (2008), Pengantar Nanosains, FMIPA, ITB Bandung

Abdullah, M., Virgus Y., Nirmin., khairurijal., (2008), Sintesis Nanomaterial, Jurnal nanosains & nanoteknologi 1: 33-57

Akasaki, I., H. Amano, Y. Koide, K. Hiramatsu, and N. Sawaki., (1989), Effects of buffer layer on crystallographic structure and on electrical and optical properties of GaN and Ga1-xAlxN (0〈x〈0.4) films grown on sapphire substrate by MOVPE, J. Crystal Growth, 98, 209.

Alias S. S, A. B. Ismail, A. A. Mohamad, 2010, Effect of pH on ZnO nanoparticle properties synthesized by sol-gel centrifugation, Journal of Alloys and Comounds, School of Materials and Mineral Resources Enginering University Sains Malaysia, 14300 Nibong Tebal, penang, Malaysia. Aprilla, Annisa., H. Bahar, R. Hidayat., (2010) Preparasi Lapisan Tipis ZnO

Transparan menggunakan Metode Sol-Gel.Prisiding Seminar Nasional Fisika.

Dumbrava, A., Badea, C., Prodan, G., Popovici, V., (2009), Zinc Sulfide Fine Particles Obtained At Low Temperature, Chalcogenide Letters 6 : 437-443.

Ezema, F.I.,(2004), Fabrication Optical Properties and Applications of Undoped chemical Bath Deposited ZnO Thin Films.,Journal of Research (Science), Bahauddin Zakariya University, Multan, Pakistan

Hans, E.S., (2009), Nanoscience, Fak mathematic and Phisyc Institut Fur Theoretis, Germany.

Hikam, M, (2006), Bahan Kuliah Kristalografi, Untuk Mahasiswa Pasca Sarjana Program Studi Material Science FMIPA-UI

John, R., (2010), Optical, Structural and Morphological Studies Of Bean- Like ZnS Nanostructures by Aqueous Chemical Method, Chalcogenide Letters 7 : 269-27.

Khairiah,(2011),Sintesis dan Karakterisasi Pertumbuhan Nanopartikel ZnS dengan Metode Kopresipitasi, Skripsi S1, FMIPA, UNIMED, Medan. Kittel,C(2009), Solid State Physics.New Delhi: Wiley India.

Marlina, L., (2007), Sintesis Nanopartikel Zinc Oxide (ZnO) untuk Aplikasi sebagai Tinta Pengaman., Tesis, FMIPA, ITB, Bandung.


(19)

55

Pusfitasari, Eka Dian (2009), Pembuatan dan Karakterisasi Nanopartikel Zinc Oxide (ZnO) dengan Mengunakan Metode Sol-Gel Berdasarkan Variasi Suhu, Jurusan Kimia Skripsi S1, UNAIR, Surabaya.

Putri, (2011), Sintesis dan Karakterisasi Nanopartikel Zinc Oxide (ZnO) dengan Menggunakan Metode Sol-Gel Berdasarkan Variasi pH, Skripsi S1, Fakultas Sains dan Teknologi, Airlangga, Surabaya.

Pratapa, (2004), Prinsip-Prinsip dan Implementasi Metode Rietveld Untuk Data Analisis Data Difraksi, Makalah Workshop Diffraksi Sinar-X, Angkatan III, LPPM ITS Surabaya.

Sumio, S., (2010), Sol- Gel Science and technology, handbook 1 : 203.

Winardi,Sugeng., Kusdianto, Widiyastuti., (2011), Preparasi Film ZnO-Silika Nanokomposit Dengan Metode Sol-Gel, Prosiding Seminar Nasional Teknik Kimia, Yogyakarta.


(20)

ii

DAFTAR RIWAYAT HIDUP

Arny A.Girsang dilahirkan di Desa Parsinalihan Kecamatan Raya Kabupaten Simalungun pada tanggal 17 Agustus 1990, Ayah bernama S. Girsang dan Ibu bernama M. Saragih, merupakan anak Pertama dari 3 (Tiga) bersaudara. Pada tahun 1996 penulis memasuki pendidikan sekolah dasar di SD Impres No 095160 Sihubu dan lulus pada tahun 2002. Pada tahun 2002 penulis melanjutkan sekolah ke SMP Negeri 3 Merek Raya dan lulus pada tahun 2005. Pada tahun 2005 penulis melanjutkan sekolah ke SMA Swt.GKPS. 1 Pematang Raya Kabupaten Simalungun dan lulus pada tahun 2008. Pada tahun 2008 penulis diterima di Program Studi Fisika Jurusan Fisika Fakultas Matematika Dan Ilmu Pengetahuan Alam Universitas Negeri Medan, dan lulus ujian pada 18 juli 2012. Kegiatan Ekstrakulikuler yang pernah diikuti adalah HIMAPSI (Himpunan Mahasiswa dan Pemuda Simalungun), Unit Kegiatan Mahasiswa Kristen Protestan (UKMKP) UNIMED dan Ikatan Keluarga Besar Kristen Fisika (IKBKF) UNIMED.


(1)

1.5.Manfaat Penelitian

Hasil penelitian ini diharapkan dapat memberikan informasi proses pembuatan film tipis ZnO dengan menggunakan metoda Sol-Gel Spin Coating. Hasil karakterisasi sifat optik film tipis yang terbentuk dapat digunakan untuk mengetahui sifat optik film tipis ZnO, sehingga nantinya hasil penelitian yang berupa film tipis ini dapat dimanfaatkan sebagai bahan semikonduktor ,LED,dan sebagai bahan material sel surya. Penelitian ini juga diharapkan dapat menjadi acuan bagi penelitian selanjutnya untuk membuat film tipis dengan kualitas baik serta diharapkan pula dapat memberi kontribusi yang bermanfaat bagi dunia industri elektronika dan optik.


(2)

BAB V

KESIMPULAN DAN SARAN 5.1. Kesimpulan

Berdasarkan hasil penelitian dan pembahasan karakteristik sifat optik film tipis ZnO pada subtrat kaca dengan metoda Sol-gel Spincoating, maka dapat disimpulkan:

1. Dengan memvariasikan putaran pada saat pelapisan akan mempengaruhi besar band gap,semakin besar putaran maka band gapnya semakin besar juga:

a) Film tipis ZnO dengan putaran 2000 rpm memiliki band gap sebesar 3,66 eV

b) Film tipis ZnO dengan putaran 1000 rpm memiliki band gap sebesar 3,49 eV

2. Dari hasil karakterisasi sampel dengan mengunakan XRD dapat ditunjukkan bahwa semakin kecil ukuran kristal dari sampel maka band gapnya semakin semakin besar demikian sebaliknya semakin besar ukuran kristal dari sampel maka band gap semakin kecil:

a) Film tipis ZnO dengan pre–heating 230

0

C memiliki ukuran kristal sebesar 22,20–2,33 dengan band gap 3,66 eV

b) Film tipis ZnO dengan pre–heating 400

0

C memiliki ukuran kristal sebesar 28,84–2,24 dengan band gap 3,49 eV

3. Dari hasil karakterisasi sampel menggunakan UV-Vis ditunjukkan bahwa film tipis ZnO dengan pre-heating 2300 menyerap cahaya lebih banyak dibandingkan film tipis ZnO dengan pre- heating 4000C. Dimana nilai absorbsi film tipis ZnO dengan pre- heating 2300C sebesar 1,948 dengan panjang gelombang maksimum 302 nm dan nilai absorbs film tipis ZnO dengan pre- heating 4000C sebesar 1,409 dengan panjang gelombang maksimum 225 nm.


(3)

4. Dengan memvariasikan temperature pada saat pelapisan akan mempengaruhi besar band gap, semakin tinggi temperature maka band gap semakin kecil.

5.2.Saran

Untuk mengetahui lebih jauh tentang karakterisasi sifat optik film tipis ZnO dengan metoda Sol-gel Spincoating disarankan untuk:

1. Untuk penelitian lebih lanjut, perlu diteliti bagaimana jika menggunakan jika mengunakan bahan yang PA.

2. Untuk peneliti berikutnya dapat memvariasikan suhu dan waktu pada saat pemanasan

3. Sebelum karakterisasi sebaiknya sampel dimasukkan kedalam desikator vakum untuk menhindari terjadinya aglomerasi


(4)

DAFTAR PUSTAKA

Abdullah, M., (2008), Pengantar Nanosains, FMIPA, ITB Bandung

Abdullah, M., Virgus Y., Nirmin., khairurijal., (2008), Sintesis Nanomaterial, Jurnal nanosains & nanoteknologi 1: 33-57

Akasaki, I., H. Amano, Y. Koide, K. Hiramatsu, and N. Sawaki., (1989), Effects of buffer layer on crystallographic structure and on electrical and optical properties of GaN and Ga1-xAlxN (0〈x〈0.4) films grown on sapphire substrate by MOVPE, J. Crystal Growth, 98, 209.

Alias S. S, A. B. Ismail, A. A. Mohamad, 2010, Effect of pH on ZnO nanoparticle properties synthesized by sol-gel centrifugation, Journal of Alloys and Comounds, School of Materials and Mineral Resources Enginering University Sains Malaysia, 14300 Nibong Tebal, penang, Malaysia. Aprilla, Annisa., H. Bahar, R. Hidayat., (2010) Preparasi Lapisan Tipis ZnO

Transparan menggunakan Metode Sol-Gel.Prisiding Seminar Nasional Fisika.

Dumbrava, A., Badea, C., Prodan, G., Popovici, V., (2009), Zinc Sulfide Fine Particles Obtained At Low Temperature, Chalcogenide Letters 6 : 437-443.

Ezema, F.I.,(2004), Fabrication Optical Properties and Applications of Undoped chemical Bath Deposited ZnO Thin Films.,Journal of Research (Science), Bahauddin Zakariya University, Multan, Pakistan

Hans, E.S., (2009), Nanoscience, Fak mathematic and Phisyc Institut Fur Theoretis, Germany.

Hikam, M, (2006), Bahan Kuliah Kristalografi, Untuk Mahasiswa Pasca Sarjana Program Studi Material Science FMIPA-UI

John, R., (2010), Optical, Structural and Morphological Studies Of Bean- Like ZnS Nanostructures by Aqueous Chemical Method, Chalcogenide Letters 7 : 269-27.

Khairiah,(2011),Sintesis dan Karakterisasi Pertumbuhan Nanopartikel ZnS dengan Metode Kopresipitasi, Skripsi S1, FMIPA, UNIMED, Medan. Kittel,C(2009), Solid State Physics.New Delhi: Wiley India.

Marlina, L., (2007), Sintesis Nanopartikel Zinc Oxide (ZnO) untuk Aplikasi sebagai Tinta Pengaman., Tesis, FMIPA, ITB, Bandung.


(5)

Pusfitasari, Eka Dian (2009), Pembuatan dan Karakterisasi Nanopartikel Zinc Oxide (ZnO) dengan Mengunakan Metode Sol-Gel Berdasarkan Variasi Suhu, Jurusan Kimia Skripsi S1, UNAIR, Surabaya.

Putri, (2011), Sintesis dan Karakterisasi Nanopartikel Zinc Oxide (ZnO) dengan Menggunakan Metode Sol-Gel Berdasarkan Variasi pH, Skripsi S1, Fakultas Sains dan Teknologi, Airlangga, Surabaya.

Pratapa, (2004), Prinsip-Prinsip dan Implementasi Metode Rietveld Untuk Data Analisis Data Difraksi, Makalah Workshop Diffraksi Sinar-X, Angkatan III, LPPM ITS Surabaya.

Sumio, S., (2010), Sol- Gel Science and technology, handbook 1 : 203.

Winardi,Sugeng., Kusdianto, Widiyastuti., (2011), Preparasi Film ZnO-Silika Nanokomposit Dengan Metode Sol-Gel, Prosiding Seminar Nasional Teknik Kimia, Yogyakarta.


(6)

DAFTAR RIWAYAT HIDUP

Arny A.Girsang dilahirkan di Desa Parsinalihan Kecamatan Raya Kabupaten Simalungun pada tanggal 17 Agustus 1990, Ayah bernama S. Girsang dan Ibu bernama M. Saragih, merupakan anak Pertama dari 3 (Tiga) bersaudara. Pada tahun 1996 penulis memasuki pendidikan sekolah dasar di SD Impres No 095160 Sihubu dan lulus pada tahun 2002. Pada tahun 2002 penulis melanjutkan sekolah ke SMP Negeri 3 Merek Raya dan lulus pada tahun 2005. Pada tahun 2005 penulis melanjutkan sekolah ke SMA Swt.GKPS. 1 Pematang Raya Kabupaten Simalungun dan lulus pada tahun 2008. Pada tahun 2008 penulis diterima di Program Studi Fisika Jurusan Fisika Fakultas Matematika Dan Ilmu Pengetahuan Alam Universitas Negeri Medan, dan lulus ujian pada 18 juli 2012. Kegiatan Ekstrakulikuler yang pernah diikuti adalah HIMAPSI (Himpunan Mahasiswa dan Pemuda Simalungun), Unit Kegiatan Mahasiswa Kristen Protestan (UKMKP) UNIMED dan Ikatan Keluarga Besar Kristen Fisika (IKBKF) UNIMED.