PENGARUH TEMPERATUR PREHEATING TERHADAP SIFAT OPTIK FILM TIPIS ZNO YANG DITUMBUHKAN DENGAN METODE SOL-GEL.

PENGARUH TEMPERATUR PREHEATING TERHADAP SIFAT

OPTIK FILM TIPIS ZnO YANG DITUMBUHKAN

DENGAN METODE SOL-GEL

Oleh: Jennyari NIM 408221031 Program Studi Fisika

SKRIPSI

Diajukan Untuk Memenuhi Syarat Memperoleh Gelar

Sarjana Sain

JURUSAN FISIKA

FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM UNIVERSITAS NEGERI MEDAN

MEDAN

PENGARUH TEMPERATUR PREHEATING TERHADAP SIFAT OPTIK FILM TIPIS ZnO YANG DITUMBUHKAN DENGAN METODE SOL-GEL

Jennyari 408221031

ABSTRAK

Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui cara pembuatan film tipis ZnO dengan menggunakan metode sol-gel dip coting. Disamping itu, penelitian ini juga bertujuan untuk mengetahui pengaruh temperatur substrat awal (preheating) terhadap sifat optik film ZnO yang ditumbuhkan di atas substrat kaca.

Telah berhasil ditumbuhkan film tipis ZnO dengan struktur heksagonal yang difabrikasi dengan metode sol-gel menggunakan Zn(CH3COO)2. 2H2O sebagai material awal. Sol ZnO yang stabil dan homogen dipreparasi dengan melarutkan seng asetat (Zn ( CH3COO)2. 2H2O) dalam pelarut etanol kira-kira selama 30 menit dan distabilkan oleh penstabil TEA (trietanolamin) sebanyak 0.5 ml. Lalu sol ZnO didinginkan selama 24 jam dan kemudian dilakukan pelapisan (coating) terhadaap substrat yang telah dibersihkan dengan methanol dan aseton, kemudian diikuti dengan pemanasan awal pada temperatur 3000 C, 3500 C, 4000C pada ketiga sampel secara berurutan selama 10 menit dan postheating 5000 selama 1 jam. Hasil yang diperoleh dikarakterisasi menggunakan spektrofotometer UV-Vis.

Hasil penelitian menunjukkan bahwa pembuatan film ZnO dengan metode sol-gel dip coating dapat membentuk film ZnO dengan pola XRD (100),(002), dan (101) dimana struktur kristal film ZnO dilihat dengan XRD dan morfologi film dilihat dengan menggunakan SEM, dan untuk melihat kandungan film secara kuantitatif digunakan EDS (Energy Disperse Spectroscopy). Absorbansi optik dan pengukuran transmitansi dilihat dengan menggunakan spektrometer sinar ganda (double-beam spectrophotometer) dalam batas panjang gelombang 350 – 700 nm. Hasil UV-Vis diperoleh absorbansi film ZnO adalah 0.249, 0.365 dan 0.534 secara berurutan, sehingga disimpulkan semakin tinggi temperatur preheating maka absorbansinya semakin besar.

vii

KATA PENGANTAR

Puji dan syukur penulis panjatkan kepada Tuhan Yesus Kristus, karena atas kasih dan karunianya yang begitu luar biasa yang melimpahi penulis sehingga penulis dapat menyelesaikan skripsi ini dengan baik sesuai dengan waktu yang direncanakan. Skripsi ini disusun untuk memenuhi salah satu syarat untuk memperoleh gelar Sarjana Sains, Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam, Universitas Negeri Medan. Adapun yang menjadi judul skripsi ini adalah “Pengaruh Temperatur Preheating Terhadap Sifat Optik Film Tipis ZnO yang Ditumbuhkan dengan Metode Sol-gel”.

Dalam penyelesaian skripsi ini, penulis mengalami banyak hambatan dan kesulitan. Namun karena berkat dan karunia Tuhan Yesus Kristus melalui bantuan dari berbagai pihak, penulis dapat menyelesaikan skripsi ini tepat waktu. Pada kesempatan ini penulis menyampaikan rasa terimakasih yang sedalam-dalamnya kepada pihak yang telah membimbing dan memberikan dukungan moral, petunjuk, saran-saran dan nasihat-nasihat yang besar nilainya dalam penulisan skripsi ini, terutama ditujukan kepada Bapak Prof. Drs. Motlan, M.Sc., Ph.D selaku Dosen Pembimbing Skripsi yang telah memberikan banyak waktu, arahan dan bimbingan kepada penulis selama proses penulisan skripsi ini. Bapak Drs. Drs. Abdul Hakim, S.Si, M.Si, Bapak Mukti H. Harahap, S.Si, M.Si dan Bapak Drs. Usler Simarmata, M.S selaku dosen penguji yang telah banyak membimbing, memberikan saran dan kritik yang tentunya bersifat membangun dalam penulisan skripsi ini dan tidak lupa juga saya menyampaikan terima kasih kepada Drs. Kahirul Amdani selaku dosen pembimbing akademik saya yang telah memotivasi saya untuk meningkatkan prestasi akademik setiap semesternya.

Ucapan terimakasih juga penulis sampaikan kepada Bapak Dr. Agus selaku Dosen Pembimbing Skripsi di Pusat Penelitian Fisika (P2F) LIPI, yang telah membantu penulis selama mengadakan penelitian di P2F LIPI tersebut.

Teristimewa penulis mengucapkan rasa syukur kepada Tuhan atas keluarga yang diberikan-Nya yang begitu menyayangi penulis. Kepada Bapak saya P. Manihuruk dan Ibu saya R. Gurning, dan Kakak saya R.Manihuruk, Ida,

Juliana, adik saya Nova, Fernando Manihuruk, dan abang saya Letjen Manihuruk yang selalu memberikan dukungan doa dan motivasi, serta dukungan materil yang luar biasa kepada penulis yang tak ternilai harganya.

Ucapan terimakasih juga penulis ucapkan kepada orangtua saya yang sangat saya kasihi Pnt. H. Simamora yang telah memberi semangat "teladan" yang luar biasa dalam penuJisan skripsi ini dan teman-temanku seperjuangan ( Agustina

Panggabean, Albarra Harahap, Amy A. Girsang, Berliana Siringo-ringo, Edi

Suranta Ointing, Elsa Sinaga, Ferdinan Zendrato, Henni Elika Simanw1gkalit, Henny Ompusunggu, Indra Nababan, Jenika Sidabutar, Junita Sinaga, Rianto Simamora, Wanry Lumbanraja) dan juga abang Kiki Arlen Panggabean dan Jepri Sipayung yang telah memberi hiburan dalam menghadapi kebosanan dalam penelitian, seluruh stambuk 2007 Fisika khususnya kelas ND'07 yang tidak dapat penulis sebutkan satu persatu yang telah memberikan doa, motivasi 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 Love u everybody. Buat ternan saya Debora Hilderia Marbun, terimakasih atas doa, motivasi dan dukungannya dalam penyelesaian skripsi ini. Tidak lupa juga buat ternan satu kost saya Kak Eva, Kak Efri Lumbangaol, Meilissa Aritonang, Kak Novalia, Yuli Simanungkalit, Kak Retni Lumbangaol dan Tari Batubara, terimakasih untuk dukungan dan semangatnya.

Penulis telah berupaya semaksimal mungkin dalam menyelesaikan skripsi ini, namun penulis menyadari masih banyak kelemahan baik dari segi isi maupun tata bahasa. Untuk itu penulis mengharapkan saran dan kritik yang bersifat membangun dari pembaca demi kesempurnaan skripsi ini. Kiranya skripsi ini bermanfaat dalam mernperkaya khasanah ilmu pendidikan.

Tuhan Y esus Kristus Memberkati.

vi

DAFTAR ISI

Halaman

Lembar Pengesahan i

Riwayat Hidup ii

Abstrak iii

Kata Pengantar iv

Daftar Isi vi

Daftar Tabel viii

Daftar Gambar ix

Daftar Lampiran xi

BAB I. PENDAHULUAN. 1

1.1.Latar Belakang. 1 1.2.Batasan Masalah 3

1.3.Rumusan Masalah 3

1.4.Tujuan Penelitian 4

1.5.Manfaat 4

BAB II. TINJAUAN PUSTAKA. 5

2.1.Material ZnO 5

2.2.Struktur Kristal 7 2.3.Celah Pita Energi 9

2.4.Koloid 11

2.5.Teknologi Film Tipis 12

2.5.1.Dasar – Dasar Penumbuhan Film Tipis 13

2.6.Prekursor 16

2.6.1.TEA (trietanolamin) 16

2.7.Pelarut etanol 17

2.8.Sifat AdesifPelapisan 17

2.9.Substrat Kaca 18

2.10. Metode Sol-Gel 20

2.10.1.Kimia Sol-Gel 21

2.11. Preparasi Pre-pelapisan (coating) 22 2.12. Pelapisan dengan Metode Dipcoating 23 2.13. Perlakuan Panas (Heat Treatment) 24 2.13.1.Pengaruh Temperatur Substrat 24 2.13.2.Proses Pre-heating dan Post-heating 26

2.14. Sel Surya 27

2.14.1.Konversi Energi Pada Sel Surya 27

2.15. Sifat Optik 29

2.16. Spektrofotometer UV-Vis 32

BAB III. METODE PENELITIAN 37

3.1.Tempat dan Waktu Penelitian 37

3.2.Alat dan Bahan 37

3.3.Prosedur Penelitian 38

3.3.1.Pembersihan Substrat 39

3.3.2.Pembuatan Sol 39

3.3.3.Pelapisan (coating) 40

3.3.4.Proses preheating dan postheating 40 3.4.Karakterisasi Film Tipis ZnO UV-Vis Spektrofotometer 41

3.5.Teknik Pengumpulan Data 41

3.6.Diagram Alir 43

BAB IV. HASIL DAN PEMBAHASAN 44

4.1. Hasil penelitian 44 4.1.1. Hasil Preparasi Film Tipis ZnO 44

4.1.2. Hasil Karakterisasi 45

4.1.2.1.Morfologi Film Tipis Zink Oksida (ZnO) 45 4.1.2.2.Hasil Pengujian XRD Film Tipis ZnO 47 4.1.2.3. Sifat Optik Film Tipis ZnO 48

4.2. Pembahasan 53

4.2.1. Fabrikasi Film Tipis ZnO dengan Variasi Temperatur Preheating 53 4.2.2. Karakterisasi Sifat Optik menggunakan UV-Vis Spektrofotometer 55

BAB V. KESIMPULAN DAN SARAN 59

5.1. Kesimpulan 59

5.2. Saran 60

DAFTAR PUSTAKA LAMPIRAN

x

DAFTAR TABEL

Halaman

Tabel 2.1. Sifat fisis dasar ZnO dalam ukuran besar (bulk) 8

Tabel 2.2. Sistem koloid 12

Tabel 2.3. Sifat fisis dan kimia Trietanolamin 16

Tabel 2.4. Pelarut Etanol 17

Tabel 2.5. Sifat fisis kaca mikroskop 19

Tabel 2.6. Pengaruh pemanasan terhadap tekanan residu dan ukuran 27

rata-rata kristal sampel film tipis ZnO Tabel 3.1. Bahan yang digunakan dalam penelitian 37

Tabel 3.2. Alat yang digunakan dalam penelitian 38

Tabel 3.3. Kondisi yang dikenakan dalam penumbuhan film 40

tipis ZnO Tabel 3.4. Data karakterisasi UV-Vis Spektrometer 42

DAFTAR GAMBAR

Halaman Gambar 2.1. Struktur wurtzite heksagonal ZnO. Atom O ditampilkan 7 sebagai bulatan hijau besar, Zn atom sebagai bulatan hitam

kecil.

Gambar 2.2. Ilustrasi Pita Valensi, pita konduksi, dan celah pita energi 9 bahan semikonduktor

Gambar 2.3. Ilustrasi tiga mode dasar nukleasi awal dalam pertumbuhan 14 film

Gambar 2.4. Pelapisan dengan teknik dipcoating 23 Gambar 2.5. Transmisi ZnO yang ditumbuhkan pada substrat pada suhu 26

yang berbeda

Gambar 2.6. Susunan Sambungan pn standar sel surya tahun 28 1960-an

Gambar 2.7. Struktur dan komponen sel surya DSCC 29 Gambar 2.8. Spektrum absorbansi film tipis ZnO 31 Gambar 2.9. Transmitansi optik film tipis ZnO yang dipreparasi dengan 32

metode Sol-Gel dengan pre-heating yang berbeda dan post-heating konstan

Gambar 4.1. Sampel film tipis ZnO 44 Gambar 4.2. Morfologi film tipis ZnO yang dtumbuhkan di atas 45

substrat kaca

Gambar 4.3. Hasil pengujian kandungan pada film tipis sampel 3 46 secara kuantitatif dengan menggunakan SEM EDS

Gambar 4.4. Pola XRD film tipis sampel 3 yang ditumbuhkan di 47 atas substrat

Gambar 4.5. Grafik hubungan antara transmitansi film tipis sampel 1, 48 sampel 2, sampel 3 dengan panjang gelombang UV-Vis

Gambar 4.5.1. Grafik hubungan antara transmitansi film tipis ZnO-1 49 dengan panjang gelombang UV-Vis

Gambar 4.5.2. Grafik hubungan antara transmitansi film tipis sampel 2 49 dengan panjang gelombang UV-Vis

ix

Gambar 4.5.3. Grafik hubungan antara transmitansi film tipis sampel 3 50 dengan panjang gelombang UV-Vis

Gambar 4.6. Grafik hubungan antara koefisien absorbsi ( 50 terhadap energi foton sampel 1

Gambar 4.7. Grafik hubungan antara koefisien absorbsi ( terhadap 51 energi foton sampel 2

Gambar 4.8. Grafik hubungan antara koefisien absorbsi ( terhadap 51 energi foton sampel 3

Gambar 4.9. Koloid ZnO 53

Gambar 4.8. Film Tipis sampel 3 54 Gambar 4.9. Absorbansi spektrum film ZnO 56 Gambar 4.10. Transmitansi film ZnO 56

DAFTAR LAMPIRAN

Halaman Lampiran 1. Perhitungan Nilai hυ 64 Lampiran 2. Perhitungan indeks refraktif film sampel 1 65 Lampiran 3. Perhitungan Ketebalan Lapisan Tipis sampel 1 65 Lampiran 4. Perhitungan Nilai Koefisien Absorbsi (Α) 66 Lampiran 5. Jumlah TEA yang digunakan 67 Lampiran 6. Tabel perhitungan nilai h dan ( h)2

dan Eg optik film 68 sampel 1

Lampiran 7. Tabel perhitungan nilai h dan ( h)2

dan Eg optik film 71 sampel 2

Lampiran 8. Tabel perhitungan nilai h dan ( h)2

dan Eg optik film 72 sampel 3

Lampiran 9. Pola XRD film tipis sampel 3 dan lembar data pencarian 75 puncak ZnO

Lampiran 10. Hasil karakterisasi morfologi film ZnO-3 menggunakan 76 SEM-EDS

1

BAB I PENDAHULUAN

1.1.Latar Belakang

Nanopartikel merupakan partikel mikroskopis yang memiliki ukuran dalam skala nanometer yaitu < 100 nm. Nanopartikel menjadi kajian yang sangat menarik, karena materi yang berada dalam ukuran nano biasanya memiliki partikel dengan sifat kimia atau fisika yang lebih unggul dari materi yang berukuran besar (bulk). Sifat tersebut dapat diubah-ubah melalui pengontrolan ukuran material, pengaturan komposisi kimiawi, modifikasi permukaan dan pengontrolan interaksi antar partikel.

Selain penemuan teknologi nano yang memberikan beberapa aplikasi yang menguntungkan, perkembangan teknologi dewasa ini tidak terlepas dari rekayasa penggunaan bahan-bahan lapisan padat tipis (thin solid film). Lapisan tipis yang sedang dikembangkan dan diteliti secara intensif adalah piranti elektronik, seperti sel surya. Taraf penelitian yang dilakukan untuk meningkatkan efisiensi sel surya ialah dengan memperbaiki kualitas TCO (transparent conductive oxide) sebagai lapisan jendela dan elektroda depan yang transparan. Penggunaan oksida semikonduktor dikarenakan lebar pita energinya yang besar (3,2 – 3,8 eV), yang dibutuhkan dalam solar sel untuk transparansi semikonduktor pada sebagian besar spektrum cahaya matahari.

Sedangkan Seng oksida (ZnO) merupakan oksida konduktif transparan yang banyak diteliti sebagai alternatif pengganti ITO. ZnO (Zinc Oxide) telah dikenal sebagai bahan TCO alternatif karena memilki banyak kelebihan yaitu karena retistivitasnya yang rendah, struktur atomnya beraturan, dapat ditumbuhkan pada suhu substrat relatif rendah sekitar 2000 C - 5000 dan mempunyai transmitansi tinggi pada daerah sinar tampak sampai pada sinar infra-merah (400 – 1300) nm. Selain itudibandingkan dengan ITO, stabilitasnya bagus dalam plasma hidrogen dan harganya murah (Tominaga, 1998). Sebagian besar ZnO mempunyai karakterisasi tipe n semikonduktor, bahkan tanpa adanya pengotor atau dopant. Hal ini dikarenakan adanya cacat kristal alami ZnO seperti oxygen excess dan

atom interstisi dari zinc. Sifat inilah yang menjadi dasar aplikasi ZnO dalam teknologi film tipis antara lain adalah penggunaan ZnO sebagai TCO dan film tipis sel surya.

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, 5500 C selama 60 menit diperoleh diameter nanopartikel ZnO berkisar 40 – 200 nm di atas substrat. Film tipis yang diperoleh memiliki transmitansi 85-90% dalam cahaya tampak. Penelitian juga telah dilakukan sebelumnya oleh Linhua Xu, 2011 yaitu pembuatan film ZnO dengan perbedaan ketebalan film menggunakan metode sol-gel dimana zink asetat sebagai material awal dilarutkan dalam etanol selama 30 menit kemudian setelah diperoleh koloid yang bening maka koloid distabilkan menggunakan MEA dimana perbandingan molar antara MEA (monoetanolamin) dan zink asetat adalah 1, kemudian koloid diaduk kembali selama 2 jam sehingga selanjutnya didiamkan selama 2 jam untuk kemudian dikarakterisasi menggunakan XRD (X-Ray Diffraction) dan UV-Vis spektrometer untuk melihat struktur dan sifat optik film ZnO, hasil analisis struktural menunjukkan bahwa sampel memiliki struktur wurtzite, dan berdasarakan hasil analisa uv- vis spektrometer diperoleh bahwa transmintansi film mencapai 83 %, dan diperoleh hubungan antara ketebalan film terhadap sifat optik film yaitu bahwa dalam rentang 90-360 nm, ketebalan film ZnO tidak berpengaruh terhadap transmintansi dalam rentang cahaya tampak (400 -700 nm), tetapi ketebalan film berpengaruh terhadap indeks refraksi dan emissi ultraviolet dimana nilai keduanya akan meningkat dengan bertambahnya ketebalan film. Berdasarkan penelitian yang dilakukan oleh Kahiriah, (2011), pembuatan nanopartikel ZnS melalui pencampuran Na2S.9H2O 1M dan Zn(CH3COO)2.2H2O 1M dengan EDTA dan tanpa EDTA, sulit karena senyawa ini lebih mudah bereaksi dengan unsur lain sehingga sulit untuk mempertahankan ukurannya agar tidak kembali menjadi ukuran besar (bulk).

3

Ada banyak faktor yang mempengaruhi sifat fisis film tipis ZnO yaitu konsentrasi sol, temperatur preheating, temperatur postheating, jenis penstabil dan lainnya. Oleh karena itu ingin dilakukan penelitian lanjut dengan harapan memperoleh hasil yang lebih baik dengan cara mengganti variasi temperatur pemanasan kaca sebagai substrat yang dapat mempengaruhi ukuran bulir ZnO.

Dalam pembuatan film tipis ada beberapa teknik yang dapat digunakan. Beragam teknik penumbuhan film tipis adalah Sputtering, MOVCD, PLD dan PVD. Sekarang ini, metode yang sedang dikembangkan adalah metode Sol-Gel. Penggunaan metode sol-gel dapat menghasilkan film tipis dimana teknik pembuatannya mudah dan biaya yang dibutuhkan untuk melakukan penumbuhan film tipis dengan metode ini relatif lebih kecil atau lebih murah. Dengan menggunakan metode sol-gel akan membuat material pendukung dari kombinasi senyawa organik-anorganik yang memiliki sifat transparan yang secara optik. Berdasarkan latar belakang tersebut maka peneliti mengambil judul ”Pengaruh Temperatur Preheating Terhadap Sifat Optik Film Tipis ZnO yang

Ditumbuhkan dengan Metoda Sol-Gel”.

1.2.Batasan Masalah

Untuk memberi ruang lingkup yang jelas dalam penelitian ini penulis membatasi hanya pada proses pembuatan film tipis ZnO melalui pencampuran 3.10 g Zink Asetat dihidrat { Zn(CH3COO).2H2O}dengan 100 ml etanol dan 0.42 g trietanolamin (TEA) dan ditumbuhkan dengan metoda Sol-Gel dengan variasi temperatur preheating. Kemudian analisis struktur dengan XRD dan karakterisasi sifat optik film ZnO menggunakan UV- Vis spektrofotometer double beam.

1.3.Rumusan Masalah

Berdasarkan latar belakang 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?

2. Bagaimana pengaruh temperatur preheating terhadap sifat optik film tipis ZnO yang ditumbuhkan dengan metode sol-gel.

1.4.Tujuan Penelitian

Adapun tujuan dari penelitian ini adalah:

1. Mengetahui proses pembuatan film tipis ZnO di atas substrat kaca dengan metode sol-gel dipcoating.

2. Mengetahui pengaruh temperatur preheating pada sifat optik film tipis ZnO yang ditumbuhkan dengan metode sol-gel dipcoating.

1.5.Manfaat

Adapun manfaat dari penelitian ini adalah: 1. Menghasilkan film tipis ZnO yang transparan.

2. Memberikan informasi proses pembuatan film tipis ZnO di atas substrat kaca dengan menggunakan metoda sol-gel dipcoating.

3. Memberikan informasi pengaruh temperatur preheating terhadap sifat optik film tipis yang ditumbuhkan dengan metode sol-gel.

59

BAB V

KESIMPULAN DAN SARAN

5.1. Kesimpulan

Dari hasil penelitian yang telah dilaksanakan, maka diambil kesimpulan : 1. ZnO berhasil ditumbuhkan di atas substrat kaca dengan teknik

penumbuhan sol-gel dipcoating meskipun dengan persen masssa hanya 48 %. Dalam pembuatan pembuatan koloid ZnO digunakan Zinc asetat sebagai prekursor awal, etanol sebagai pelarut dan TEA sebagai penstabil. Berdasarkan hasil karakterisasi SEM, ukuran kristal ZnO yang tumbuh di atas substrat kaca sebesar 1 m, hal ini terjadi karena kurangnya lama waktu pengadukan (stirrring), dan penyimpanan sampel yang tidak benar karena sampel merupakan material yang mudah bereaksi dengan udara sehingga ukuran partikel mudah kembali ke ukuran bulk. Meskipun ukuran film tipis ZnO tidak mencapai ukuran nanometer, tetapi telah berhasil dibuat film ZnO dengan struktur heksagonal dengan bidang kristal (100), (002), (101).

2. Perlakuan panas pada lapisan ZnO dengan suhu pemanasan awal (preheating) 4000 C dan postheating 6000 C menghasilkan transmitansi maksimal sekitar 60 %, nilai ini tidak menunjukkan bahwa lapisan ZnO yang ditumbuhkan tidak transparan karena nilai transmitansinya tidak mencapai 80 %. Pada variasi suhu 3000 C , 3500 C dan 4000 C, diperoleh bahwa transmitansi optimal terjadi pada suhu 4000 C. Sedangkan berdasarkan nilai Eg optik yang diperoleh dari masing-masing sampel maka dapat disimpulkan bahwa sampel 3 dapat mengabsorbsi cahaya tampak (visible light) dengan panjang gelombang yang besarnya lebih dari 400 nm dengan absorbansi paling besar terjadi pada  = 444 nm (0.534).

5.2. Saran

Untuk mendapatkan nanopartikel ZnO secara optimal disarankan:

1. Perlu dilakukan penelitian lanjutan yang mengkaji mengenai hubungan temperatur postheating terhadap sifat optik lapisan ZnO dengan temperatur pemanasan preheating optimal pada 4000 C.

2. Untuk memperoleh koloid yang homogen dan ukuran partikel ZnO yang lebih kecil perlu dilakukan penambahan waktu pengadukan (stirring) dalam pembuatan koloid ZnO (zink oksida).

3. Agar ukuran partikel ZnO tidak kembali ke ukuran besar (bulk) maka penyimpanan dibuat dalam ruang hampa.

61

DAFTAR PUSTAKA

Asmawati, (2010), Karakteristik Hidrofobik Lapisan ZnO Pada Kaca yang Ditumbuhkan dengan Metoda Sol-Gel, skripsi, FMIPA, Unimed, Medan.

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.

Caitlin, (2009), http://caitlinmse.wordpress.com/2009/05/15/how-to-think-like-caitlin-in-mse-classes/ (diakses desember 2011)

Ezema,F.,I,(2004), Fabrication Optical Properties And Applications Of Undoped Chemical Bath Deposited ZnO Thin Films. Journal of Research Science 15: 343-350.

Gupta,P.,S., (2010), Structural and Optical Properties of Sol-gel Prepared ZnO Thin Film. Applied Physics Research 2(1): 1916-9639.

Habibi,M.,H and Sardashti,M.,K., (2008), Structure and Morphology of Nanostructured Zinc Oxide . Journal Of The Iranian Chemical Society 5: 603-609.

Handini, W., (2008), Performa Sel Surya..., Skripsi, FT, UI, Depok. Hands, Schaefer,E., (2010), Nanoscience. Penerbit, Springer, New York

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.

Ilican, S., Caglar, Y., Caglar, M., (2008), Preparation and characterization of ZnO thin films deposited by sol-gel spin coating method. Turkey Journal Of Optoelectronics And Advanced Materials 10: 2578 – 2583.

Jiangguo,Lv.,Huang K., Chen,X., (2011), Superlattices and Microstructures 49: 477–486

Khairiah. (2011). Sintesis dan Karakterisasi Pertumbuhan Nanopartikel ZnS dengan Metode Kopresipitasi. Skripsi, FMIPA, Unimed, Medan.

Mikrajuddin.(2004). Sintesis Material Struktur Nano. Tersedia pada www.phys.itb.ac.id/mikrajudin/page2.html. Diakses pada tanggal 15 November 2011

Nurdin, S., (2011), Studi Sintesis dan Karakteristik Film Tipis ZnO Dengan Metode Sol-Gel Spin Coating, disertasi, FMIPA, USU, Medan.

Rosa,S.E., Shobih, Lesmana,H.,T.,(2009),Pembuatan Film Oksida Konduktif Transparan ZnO:Al menggunakan Metode Screen Printing, Jurnal elektronika 9: 1411-8289.

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

Suwanboon,S., Tanattha,R., and Tanakorn,R., (2007), Fabrication And Properties Of Nanocrystalline Zinc Oxide Thin Film Prepared By Sol-Gel Method Journal Science Technology 30 (1): 65-69

Yuji.,(2010),http://www2.warwick.ac.uk/fac/sci/physics/postgraduate/current/regs /mpags/ex5/strainedlayer/surfgrwth/ (diakses desember 2011)

Ada banyak faktor yang mempengaruhi sifat fisis film tipis ZnO yaitu konsentrasi sol, temperatur preheating, temperatur postheating, jenis penstabil dan lainnya. Oleh karena itu ingin dilakukan penelitian lanjut dengan harapan memperoleh hasil yang lebih baik dengan cara mengganti variasi temperatur pemanasan kaca sebagai substrat yang dapat mempengaruhi ukuran bulir ZnO.

Dalam pembuatan film tipis ada beberapa teknik yang dapat digunakan. Beragam teknik penumbuhan film tipis adalah Sputtering, MOVCD, PLD dan PVD. Sekarang ini, metode yang sedang dikembangkan adalah metode Sol-Gel. Penggunaan metode sol-gel dapat menghasilkan film tipis dimana teknik pembuatannya mudah dan biaya yang dibutuhkan untuk melakukan penumbuhan film tipis dengan metode ini relatif lebih kecil atau lebih murah. Dengan menggunakan metode sol-gel akan membuat material pendukung dari kombinasi senyawa organik-anorganik yang memiliki sifat transparan yang secara optik. Berdasarkan latar belakang tersebut maka peneliti mengambil judul ”Pengaruh Temperatur Preheating Terhadap Sifat Optik Film Tipis ZnO yang

Ditumbuhkan dengan Metoda Sol-Gel”.

1.2.Batasan Masalah

Untuk memberi ruang lingkup yang jelas dalam penelitian ini penulis membatasi hanya pada proses pembuatan film tipis ZnO melalui pencampuran 3.10 g Zink Asetat dihidrat { Zn(CH3COO).2H2O}dengan 100 ml etanol dan 0.42 g trietanolamin (TEA) dan ditumbuhkan dengan metoda Sol-Gel dengan variasi temperatur preheating. Kemudian analisis struktur dengan XRD dan karakterisasi sifat optik film ZnO menggunakan UV- Vis spektrofotometer double beam.

1.3.Rumusan Masalah

Berdasarkan latar belakang 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?

2. Bagaimana pengaruh temperatur preheating terhadap sifat optik film tipis ZnO yang ditumbuhkan dengan metode sol-gel.

1.4.Tujuan Penelitian

Adapun tujuan dari penelitian ini adalah:

1. Mengetahui proses pembuatan film tipis ZnO di atas substrat kaca dengan metode sol-gel dipcoating.

2. Mengetahui pengaruh temperatur preheating pada sifat optik film tipis ZnO yang ditumbuhkan dengan metode sol-gel dipcoating.

1.5.Manfaat

Adapun manfaat dari penelitian ini adalah: 1. Menghasilkan film tipis ZnO yang transparan.

2. Memberikan informasi proses pembuatan film tipis ZnO di atas substrat kaca dengan menggunakan metoda sol-gel dipcoating.

3. Memberikan informasi pengaruh temperatur preheating terhadap sifat optik film tipis yang ditumbuhkan dengan metode sol-gel.

BAB V

KESIMPULAN DAN SARAN

5.1. Kesimpulan

Dari hasil penelitian yang telah dilaksanakan, maka diambil kesimpulan : 1. ZnO berhasil ditumbuhkan di atas substrat kaca dengan teknik

penumbuhan sol-gel dipcoating meskipun dengan persen masssa hanya 48 %. Dalam pembuatan pembuatan koloid ZnO digunakan Zinc asetat sebagai prekursor awal, etanol sebagai pelarut dan TEA sebagai penstabil. Berdasarkan hasil karakterisasi SEM, ukuran kristal ZnO yang tumbuh di atas substrat kaca sebesar 1 m, hal ini terjadi karena kurangnya lama waktu pengadukan (stirrring), dan penyimpanan sampel yang tidak benar karena sampel merupakan material yang mudah bereaksi dengan udara sehingga ukuran partikel mudah kembali ke ukuran bulk. Meskipun ukuran film tipis ZnO tidak mencapai ukuran nanometer, tetapi telah berhasil dibuat film ZnO dengan struktur heksagonal dengan bidang kristal (100), (002), (101).

2. Perlakuan panas pada lapisan ZnO dengan suhu pemanasan awal (preheating) 4000 C dan postheating 6000 C menghasilkan transmitansi maksimal sekitar 60 %, nilai ini tidak menunjukkan bahwa lapisan ZnO yang ditumbuhkan tidak transparan karena nilai transmitansinya tidak mencapai 80 %. Pada variasi suhu 3000 C , 3500 C dan 4000 C, diperoleh bahwa transmitansi optimal terjadi pada suhu 4000 C. Sedangkan berdasarkan nilai Eg optik yang diperoleh dari masing-masing sampel maka dapat disimpulkan bahwa sampel 3 dapat mengabsorbsi cahaya tampak (visible light) dengan panjang gelombang yang besarnya lebih dari 400 nm dengan absorbansi paling besar terjadi pada  = 444 nm (0.534).

5.2. Saran

Untuk mendapatkan nanopartikel ZnO secara optimal disarankan:

1. Perlu dilakukan penelitian lanjutan yang mengkaji mengenai hubungan temperatur postheating terhadap sifat optik lapisan ZnO dengan temperatur pemanasan preheating optimal pada 4000 C.

2. Untuk memperoleh koloid yang homogen dan ukuran partikel ZnO yang lebih kecil perlu dilakukan penambahan waktu pengadukan (stirring) dalam pembuatan koloid ZnO (zink oksida).

3. Agar ukuran partikel ZnO tidak kembali ke ukuran besar (bulk) maka penyimpanan dibuat dalam ruang hampa.

DAFTAR PUSTAKA

Asmawati, (2010), Karakteristik Hidrofobik Lapisan ZnO Pada Kaca yang

Ditumbuhkan dengan Metoda Sol-Gel, skripsi, FMIPA, Unimed, Medan. 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.

Caitlin, (2009), http://caitlinmse.wordpress.com/2009/05/15/how-to-think-like-caitlin-in-mse-classes/ (diakses desember 2011)

Ezema,F.,I,(2004), Fabrication Optical Properties And Applications Of Undoped Chemical Bath Deposited ZnO Thin Films. Journal of Research Science

15: 343-350.

Gupta,P.,S., (2010), Structural and Optical Properties of Sol-gel Prepared ZnO Thin Film. Applied Physics Research 2(1): 1916-9639.

Habibi,M.,H and Sardashti,M.,K., (2008), Structure and Morphology of Nanostructured Zinc Oxide . Journal Of The Iranian Chemical Society 5: 603-609.

Handini, W., (2008), Performa Sel Surya..., Skripsi, FT, UI, Depok.

Hands, Schaefer,E., (2010), Nanoscience. Penerbit, Springer, New York

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.

Ilican, S., Caglar, Y., Caglar, M., (2008), Preparation and characterization of ZnO thin films deposited by sol-gel spin coating method. Turkey Journal Of Optoelectronics And Advanced Materials 10: 2578 – 2583.

Jiangguo,Lv.,Huang K., Chen,X., (2011), Superlattices and Microstructures 49: 477–486

Khairiah. (2011). Sintesis dan Karakterisasi Pertumbuhan Nanopartikel ZnS dengan Metode Kopresipitasi. Skripsi, FMIPA, Unimed, Medan.

Mikrajuddin.(2004). Sintesis Material Struktur Nano. Tersedia pada www.phys.itb.ac.id/mikrajudin/page2.html. Diakses pada tanggal 15 November 2011

Nurdin, S., (2011), Studi Sintesis dan Karakteristik Film Tipis ZnO Dengan Metode Sol-Gel Spin Coating, disertasi, FMIPA, USU, Medan.

Rosa,S.E., Shobih, Lesmana,H.,T.,(2009),Pembuatan Film Oksida Konduktif Transparan ZnO:Al menggunakan Metode Screen Printing, Jurnal elektronika 9: 1411-8289.

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

Suwanboon,S., Tanattha,R., and Tanakorn,R., (2007), Fabrication And Properties Of Nanocrystalline Zinc Oxide Thin Film Prepared By Sol-Gel Method Journal Science Technology 30 (1): 65-69

Yuji.,(2010),http://www2.warwick.ac.uk/fac/sci/physics/postgraduate/current/regs /mpags/ex5/strainedlayer/surfgrwth/ (diakses desember 2011)