ABSTRACT
FABRICATION OF THIN FILM TIO2as FUNCTION of FREQUENCY DYEING WITH CHEMICHAL BATH DEPOSITION (CBD) METHOD
By
YULI WIDYA PUTRI
This research investigates preparation thin film TiO2deposited on the surface of coated
indium tin oxide (ITO) substrate, using chemical bath deposition (CBD) method. Immersion frequency parameters were varied to study its influence on the quality of thin film of TiO2.The immersion was carried out at the frequency of 1x, 2x, 3x, 4x, 5x
dan 6x and total immersion in 6 hours. The samples were calcined at temperature of 500°C for 4 hours and then the thin films were characterized using XRD, SEM, spectrometer UV-Vis, and four-point method. The results of XRD of samples A, D, and F showed that in general, although still predominantly amorphous phase diffraction peaks indicating crystalline already started to grow at some scattering angles. From the results of phase identification showed that the presence of TiO2thin
film of sample D and F that formed the rutile phase. The results of SEM showed that the surface of thin film TiO2formed porous structure with grain size is relatively equal,
the more dyeing done then the fewer porous structure and grain growth more. The results of spectrometer UV-Vis showed that the frequency of immersion affect the maximum wavelength. The frequency was found to also affect the value of resistivity, in which the more immersions the greater value resistivity.
i ABSTRAK
PEMBUATAN LAPISAN TIPIS TIO2SEBAGAI FUNGSI FREKUENSI PENCELUPAN DENGAN METODE CHEMICHAL BATH DEPOSITION (CBD)
oleh:
YULI WIDYA PUTRI
Telah dilakukan penelitian pembuatan lapisan tipis TiO2yang dilekatkan pada substrat kaca
berlapis indium tin oxide (ITO) dengan metode chemichal bath deposition (CBD). Parameter frekuensi pencelupan divariasikan untuk melihat pengaruhnya terhadap kualitas lapisan tipis TiO2. Adapun variasi frekuensi pencelupan yaitu 1x, 2x, 3x, 4x, 5x, dan 6x
pencelupan dalam total waktu 6 jam. Sampel dikalsinasi pada suhu 500°C selama 4 jam kemudian dikarakteriasi dengan X-Ray Diffraction (XRD), Scanning Electron Microscoy
(SEM), spektrometer UV-Vis, dan metode empat titik. Berdasarkan hasil XRD sampel A, D, dan F menunjukkan bahwa secara umum masih didominasi fasa amorf meskipun puncak-puncak difraksi yang mengindikasikan adanya kristalin sudah mulai tumbuh pada beberapa sudut hamburan. Dari hasil identifikasi kehadiran fasa menunjukkan bahwa lapisan tipis TiO2 sampel D dan F yang terbentuk adalah fasa rutil. Hasil karakterisasi
dengan SEM menunjukkan bahwa pada permukaan lapisan tipis TiO2 telah terbentuk
struktur berpori dengan ukuran butir yang relatif sama, semakin banyak pencelupan yang dilakukan maka struktur porinya semakin sedikit dan pertumbuhan butir semakin banyak. Hasil spektrometer UV-Vis memperlihatkan bahwa frekuensi pencelupan mempengaruhi besarnya panjang gelombang pada absorbansi maksimum yang dihasilkan, semakin banyak frekuensi yang dilakukan maka panjang gelombang maksimumnya semakin lebar. Banyaknya pencelupan juga mempengaruhi besarnya nilai resistivitas, semakin banyak pencelupan maka nilai resistivitasnya semakin besar.
62
V. KESIMPULAN
A. Kesimpulan
Berdasarkan hasil penelitian yang telah dilakukan, dapat disimpulkan bahwa:
1. Berdasarkan analisis XRD bahwa pada temperatur kalsinasi 500ºC terbentuk fasa rutil.
2. Struktur mikro menunjukkan permukaan berpori dengan ukuran butir yang relatif sama. Morfologi yang paling baik diperlihatkan pada sampel D karena pertumbuhan pori dan pertumbuhan butir yang dihasilkan lebih homogen, dan antara satu butiran dengan butiran yang lain saling bersentuhan.
3. Berdasarkan foto SEM pada penampang melintang lapisan tipis bahwa ketebalan yang terbentuk naik dengan naiknya frekuensi pencelupan.
Sampel A memiliki ketebala sebesar 2,45 µm, sampel B 3,33 µm, sampel
C sebesar 3,03µm, samel D 3,65µm, sampel E sebesar 3,77µm, sampel F
sebesar 3,93µm.
63
sampel F memiliki rentang panjang gelombang yang palig besar yaitu 295 hingga 400 nm.
5. Berdasarkan pengukuran resistivitas bahwa harga resistivitas semakin naik seiring dengan bertambahnya pencelupan yang dilakukan. Nilai
resistivitas sampel A sebesar 14 cm, sampel B 19 cm, sampel C 36
cm, sampel D 60 cm, sampel E sebesar 69 cm, sampel F sebesar 75
cm
B. Saran
Pada peneliti selanjutnya disarankan agar:
I. PENDAHULUAN
A. Latar Belakang
Seiring dengan kemajuan ilmu, teknologi bahan, dan peningkatan kebutuhan hidup, berbagai bahan oksida logam terus dikembangkan. Material ini menarik banyak perhatian mengingat manfaatnya dalam dunia teknologi. Salah satu bahan oksida logam yang sangat bermanfaat adalah titanium dioksida (TiO2).
Senyawa ini banyak dipelajari dan diteliti karena sifat optik dan elektroniknya yang baik. Baru-baru ini, penggunaan TiO2 dalam bentuk lapisan tipis
merupakan aspek yang mendapat perhatian besar karena memiliki peran yang sangat penting dalam teknologi perangkat optoelektronik dan divais elektronik (Hamid and Rahman, 2003)
Lapisan tipis TiO2dapat digunakan pada berbagai aplikasi diantaranya adalah
sebagai sel surya tersensitasi bahan celup/pewarna (dye sensitized solar cell, DSSC) (Septina, dkk, 2007), fotokatalisis (Tjahjanto dan Gunlazuardi, 2001), bahan dielektrik transistor, permunian air (Zhao, 2003), pelapis anti mikroba, dan sensor gas (Chaudari,et al, 2006).
Pada aplikasi DSSC, ketebalan lapisan tipis TiO2sangat menentukan efisiensi
DSSC. Lapisan tipis TiO2 harus memiliki ukuran partikel yang homogen,
2
berlangsung secara terus menerus. Teknologi untuk menghasilkan material dengan kriteria ini sangat menjanjikan di masa yang akan datang terutama dalam memproduksi sel surya murah, yang ramah lingkungan, mudah dibuat dan efisiensi tinggi (Adhyaksa, 2008). Dengan demikian, peneliti menggagas tentang pembuatan lapisan tipis TiO2sebagai pengaruh frekuensi pencelupan.
Lapisan tipis TiO2 dapat dihasilkan dengan bermacam metode seperti mist plasma evaporation (Hui and Yoa, 2004), metalorganic chemichal vapor deposition (MOCVD) (Bernardi, et al, 2001), chemichal bath deposition
(CBD) (Lokhande, et al, 2004), magnetron sputtering (Heo, et al, 2004), sol gel (Palomino, et al, 2001), dan chemichal vapor deposition (CVD) (Jung, et al, 2004).
Setiap metode pengendapan lapisan tipis TiO2 memiliki kelebihan dan
kekurangan. Metode CBD dipilih karena memiliki keunggulan diantaranya adalah metode yang sangat sederhana, tidak memerlukan banyak peralatan, biaya sangat murah, dan dapat dilakukan pada suhu 25ºC - 90ºC (Kassim,et al, 2010). Sedangkan apabila menggunakan metode lain pada proses pembuatan lapisan tipis TiO2 sangat mengeluarkan biaya yang cukup besar. CBD adalah
metode pengendapan pada substrat dengan mencelupkan substrat ke dalam larutan yang mengandung ion-ion logam dan ion-ion hidroksida.
Berdasarkan latar belakang diatas, akan dilakukan penelitian mengenai proses pembuatan lapisan tipis TiO2 dari larutan TiCl3 dengan 14,5%-15,5% dalam
3
dilihat bagaimana struktur kristal, struktur mikro, sifat optis dan seberapa besar nilai resisitivitas yang dihasilkan.
Lapisan tipis TiO2 yang dihasilkan, dikarakterisasi menggunakan X-Ray Diffraction (XRD) yang bertujuan untuk menentukan struktur kristalografi lapisan tipis TiO2. Analisis struktur mikro dengan menggunakan scanning electron microscopy (SEM), kemudian untuk menentukan sifat optis yang dihasilkan menggunakan spektrometer ultraviolet visible (UV-Vis) dan untuk mengetahui nilai resistivitas yang dihasilkan dengan menggunakan metode empat titik (four probe).
B. Rumusan Masalah
Berdasarkan latar belakang yang telah dipaparkan di atas maka rumusan masalah pada penelitian ini adalah:
1. Bagaimana pengaruh frekuensi pencelupan terhadap lapisan tipis TiO2?
2. Bagaimana ketebalan dan homogenitas lapisan tipis TiO2yang terbentuk di
atas substrat kaca ITO?
3. Bagaimana struktur kristal, struktur mikro, dan sifat optis lapisan tipis TiO2
setelah dikalsinasi pada suhu 500°C selama 4 jam?
4. Berapakah nilai resistivitas lapisan tipis TiO2 sebagai fungsi frekuensi
pencelupan?
C. Batasan Masalah
4
1. Frekuensi pencelupan lapisan tipis TiO2 dilakukan pada variasi 1 kali, 2
kali, 3 kali, 4 kali, 5 kali dan 6 kali.
2. Lapisan tipis TiO2akan dikalsinasi pada suhu 500ºC selama 4 jam.
3. Lapisan tipis TiO2 akan dikarakterisasi menggunakan XRD, SEM, dan
spektrometer UV-Vis.
4. Lapisan tipis TiO2 akan dilihat nilai resistivitasnya menggunakan metode
empat titik.
D. Tujuan Penelitian
Adapun tujuan dari penelitian ini adalah:
1. Mengetahui pengaruh frekuensi pencelupan terhadap lapisan tipis TiO2.
2. Mengetahui struktur kristal, struktur mikro dari lapisan tipis TiO2 dengan
menggunakan karakteristik XRD dan SEM.
3. Melakukan analisis sifat optis lapisan tipis TiO2 yang terbentuk dengan
menggunakan spektrometer UV-Vis.
4. Mengetahui nilai resitivitas lapisan tipis TiO2dengan menggunakan metode
empat titik.
E. Manfaat Penelitian
5
1. Memberikan informasi tentang pembuatan lapisan tipis TiO2yang diperoleh
dengan menggunakan metode CBD yang ekonomis sehingga dapat diaplikasikan untuk memenuhi kebutuhan pasar secara luas.
2. Memberikan alternatif mengenai cara pembuatan lapisan tipis TiO2dengan
