PERANCANGAN DAN PEMBUATAN MESIN DC MAGNETRON SPUTTERING SERTA PENGUJIAN AWAL
TUGAS AKHIR
Diajukan Guna Memenuhi Persyaratan untuk Derajat Sarjana Strata-1 Pada Program Studi Teknik Mesin Fakultas Teknik
Universitas Muhammadiyah Yogyakarta
Disusun Oleh: Bagja Restu Muhammad
20110130049
PROGRAM STUDI S-1 TEKNIK MESIN FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH YOGYAKARTA
i
PERANCANGAN DAN PEMBUATAN MESIN DC MAGNETRON SPUTTERING SERTA PENGUJIAN AWAL
TUGAS AKHIR
Diajukan Guna Memenuhi Persyaratan Untuk Mencapai Derajat Sarjana Strata-1 Pada Prodi Teknik Mesin Fakultas Teknik
Universitas Muhammadiyah Yogyakarta
Disusun Oleh:
BAGJA RESTU MEHAMMAD 20110130049
PROGRAM STUDI TEKNIK MESIN FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH YOGYAKARTA
ii
PERNYATAAN
Saya menyatakan dengan sesungguhnya bahwa skripsi / tugas akhir berjudul “Perancangan dan Pembuatan Mesin DC Magnetron Sputtering Serta Pengujian Awal ” ini adalah asli hasil karya saya dan tidak terdapat karya yang pernah diajukan untuk memperoleh gelar kesarjanaan di Perguruan Tinggi dan sepanjang pengetahuan saya juga tidak terdapat karya atau pendapat yang pernah ditulis atau dipublikasikan oleh orang lain, kecuali yang secara tertulis disebutkan sumbernya dalam naskah dan dalam daftar pustaka.
Yogyakarta, 12 Januari 2017 Yang menyatakan,
iv
PERSEMBAHAN
Dengan penuh rasa syukur, tugas akhir ini saya persembahkan untuk :
1. Bapak dan Ibuku tercinta, Nurdin Efendi dan Suyatinah. Terimakasih atas dedikasi , pendidikan, kasih sayang, kesabaran, kepercayaan dan dukungan kalia selama ini, sehingga saya mampu menyelesaikan Tugas Akhir ini.
Insyallah saya akan menjadi anak yang sholeh dan berbakti kepada kalian. 2. Gilang Adi Purnama, Yuliana Sari Efendi Dan Akbar Maulana. Kakak
dan adikku yang telah memberikan motivasi untuk sukses, saya harap kalian lebih sukses dari pada saya saat ini, semoga kalian bisa meraih apa yang kalian cita-citakan.
3. Dede A calon makmum saya yang selalu menyemangati, memotivasi dengan cerewetnya, sehingga sampai pada titik finish tugas akhir ini.
4. Ir. Aris Widyo Nugroho, M.T., Ph.D. dan Muhammad Budi Nur Rahman, S.T., M.Eng. Selaku dosen pembimbing, terimakasih atas bimbingan bapak sehingga saya bisa menyelesaikan Tugas Akhir ini sampai selesai.
v INTISARI
DC magnetron sputtering memiliki beberapa keunggulan dibandingkan dengan teknik-teknik pembentukan film tipis lainnya. penumbuhan film tipis dengan metode magnetron sputtering merupakan salah satu metode pelapisan pada bahan non logam, dimana prosesnya mudah dan membutuhkan waktu relatif cepat dibandingkan dengan proses pelapisan biasa. Tugas akhir ini membahas tentang perancangan dan pembuatan DC magnetron sputtering skala laboratorium.
Langkah pertama proses perancangan dan pembuatan adalah dengan merancang mesin sputtering secara keseluruhan menggunakan Software Autodesk Inventor. Komponen yang didesain dan dirangkai meliputi vakum chamber dan power supply yang terdiri atas transformator, diode bridge, kapasitor, dan indokator. Pengujian DC magnetron sputtering melakukan proses pelapisan pada substrat kaca dengan ukuran (70 mm x 35 mm x 2 mm) dan menggunakan variasi waktu 90 detik dan 130 detik, tekanan vakum 10-2 torr, tegangan 150 volt, dan arus (Imax) 1 ampere. Kemudian hasil pelapisan diamati secara visual dan diukur
hambatannya menggunakan multimeter digital.
Hasil perancangan dan pembuatan DC magnetron sputtering diperoleh tegangan voltage regulator maksimum 180 volt dengan pembatasan arus fuse sebesar 8 ampere. Tegangan power supply sama dengan besar tegangan voltage regulator. Out put dari voltage regulator digunakan sebagai input power supply. Tekanan vakum maksimal tercatat sebesar 25 micron/ . Mesin DC Magnetron Sputtering telah berhasil dibuat dan berfungsi. Dilakukan dua kali pengujian pada mesin, percobaan pertama dengan waktu 90 detik menghasilkan hambatan sebesar 12.6 Ω dan percobaan kedua dengan waktu 120 detik menghasilkan hambatan sebesar 9.2 Ω.
vi
KATA PENGATAR
Puji syukur senantiasa penulis panjatkan kepada Allah SWT atas rahmat dan karunia-Nya, penulis dapat menyelesaikan penelitian untuk Tugas Akhir sebagai salah satu syarat untuk mendapatkan gelar sarjana di Program Studi S1 Teknik Mesin, Universitas Muhammadiyah Yogyakarta.
Penulis menyadari bahwa keberhasilan dalam menyusun Tugas Akhir ini
tidak terlepas dari bantuan dan dukungan dari berbagai pihak. Oleh karena itu, penulis ingin menyampaikan rasa terima kasih kepada :
1. Bapak Novi Caroko, S.T., M.Eng., selaku Ketua Program Studi Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas Muhammadiyah Yogyakarta.
2. Bapak Ir. Aris Widyo Nugroho, M.T., Ph.D., selaku dosen pembimbing Utama Tugas Akhir atas pengarahan, motivasi, dan bimbingannya selama proses pengerjaan Tugas Akhir.
3. Bapak Muhammad Budi Nur Rahman, S.T., M.Eng., selaku dosen pembimbing kedua yang telah banyak membimbing dan membantu selama proses pengerjaan Tugas Akhir.
4. Bapak Sunardi, S.T., M.Eng. selaku dosen penguji yang telah memberikan saran dan masukan guna menyempurnakan Tugas Akhir ini.
5. Seluruh karyawan, karyawati Prodi Teknik Mesin Universitas Muhammadiyah Yogyakarta atas bantuan yang telah diberikan selama masa kuliah.
6. Kepada Ayah - Ibu tercinta Bapak Nurdin efendi dan Ibu Suyatinah yang tidak pernah lelah untuk memberikan dukungan moril, materi, dan doa selama ini.
7. Kakak dan adik tercinta Gilang Adi Purnama, Yuliana Sari Efendi, Akbar Maulana yang selalu mengingatkan dan memberikan semangat baru
dalam menyelesaikan tugas - tugas selama masa studi.
vii
Tintus Dwi Cahyo, Imawan Insani, Luhur Yudis Pratama, Alvian jefri malindo dan semuanya yang tidak bisa penulis sebutkan satu-persatu yang selalu memberikan kritik, saran serta motivasi untuk terus berjuang.
9. Semua pihak yang telah berperan dalam seluruh proses pembelajaran yang tidak bisa penulis sebutkan satu - persatu.
Penulis sangat menyadari akan keterbatasan penulis, sehingga Tugas Akhir ini masih jauh dari kata sempurna. Oleh karena itu segala kritik dan saran yang
membangun sangat penulis harapkan. Harapan penulis adalah Tugas Akhir ini dapat menjadi sumbangan wawasan yang bermanfaat bagi siapapun yang membacanya. Aamiin.
Yogyakarta, 12 Januari 2017
Penyusun,
viii DAFTAR ISI
HALAMAN JUDUL ... i
HALAMAN PENGESAHAN ... ii
HALAMAN PERNYATAAN ... iii
MOTTO ... iv
HALAMAN PERSEMBAHAN ... v
INTISARI ... vi
1.6. Sistematika penulisan ... 3
BAB II KAJIAN PUSTAKA DAN DASAR TEORI ... 4
2.2.5. Kelebihan DC Magnetron Sputtering ... 9
2.2.6. Hasil Sputtering ... 9
2.2.7. Faktor Yang Mempengaruhi Hasil Sputtering ... 10
2.2.8. Transformator ... 11
BAB III METODE PENELITIAN ... 13
3.1. Pendekatan Penelitian ... 13
3.2. Alat dan Bahan Penelitian ... 13
3.2.1. Alat Penelitian ... 13
3.2.2. Bahan Penelitian ... 14
3.3. Flowchart/Diagram Alir Penelitian... 15
3.4. Tahapan Persiapan ... 17
3.5. Perancangan Mesin DC Magnetron Sputtering ... 17
3.6. Pembuatan Vakum Chamber ... 19
3.6.1. Tabung Vakum Chamber ... 19
ix
3.6.3. Alas Tabung Vakum Chamber ... 22
3.6.4. Katoda dudukan Benda Kerja ... 23
3.7. Pembuatan Power Supply ... 24
3.7.1. Rangkaian Power Supply ... 24
3.8. Vacum Pump ... 25
3.9. Pengujian Mesin DC Magnetron Sputtering ... 25
3.9.1. Pengujian Tekanan Takum... 25
3.9.2. Pengujian Sistem Power Supply ... 26
3.10.Spesifikasi Mesin DC Magnetron Sputtering ... 28
BAB IV HASIL PERANCANGAN DAN PABRIKASI ... 29
4.1. Hasil Pembuatan Mesin DC Magnetron Sputtering ... 29
4.1.1.Mekanisme Kerja DC Magnetron Sputtering ... 31
4.2. Spesifikasi Mesin DC Magnetron Sputtering ... 32
4.3. Pengujian Terhadap Bahan Non Logam Berupa Kaca ... 32
4.4.Pengukuran Hasil Pengujian ... 34
4.5. Analisis Biaya ... 36
BAB V PENUTUP ... 37
5.1. Kesimpulan ... 37
5.2. Saran ... 38
DAFTAR PUSTAKA ... 39
x
Gambar 3.5a Desain 3D vakum chamber perkomponen ... 17
Gambar 3.5b Desain 3D vakum chamber assembly ... 17
Gambar 3.6 Desain 2D vakum chamber assembly tampak kanan dan atas ... 18
Gambar 3.7a Desain 3D tabung vakum chamber tampak depan ... 19
Gambar 3.7b Desain 2D tabung vakum chamber tampak depan dan atas ... 19
Gambar 3.8a Desain 3D tutup tabung vakum chamber tampak atas ... 21
Gambar 3.8b Desain 2D tutup tabung vakum chamber tampak depan ... 21
Gambar 3.9a Desain 3D alas tabung vakum chamber tampak atas ... 22
Gambar 3.9b Desain 2D alas tabung vakum chamber tampak depan dan atas . 22 Gambar 3.10a Desain 3D katoda dudukan benda kerja tampak atas ... 23
Gambar 3.10b Desain 2D katoda dudukan benda kerja tampak depan dan atas . 23 Gambar 3.11a Skema rangkaian power supply ... 24
Gambar 3.11b Rangkaian jadi power supply ... 24
Gambar 3.12 Vacum pump dan spesifikasi ... 25
Gambar 4.3a Skema mekanisme kerja DC magnetron sputtering ... 31
Gambar 4.3b Mekanisme kerja DC magnetron sputtering ... 32
Gambar 4.4a Hasil pengujian variasi waktu 90 detik ... 34
Gambar 4.4b Hasil pengujian variasi waktu 130 detik ... 34
Gambar 4.5a Pengukuran hambatan variasi waktu 90 detik ... 35
xi DAFTAR TABEL
xii
DAFTAR LAMPIRAN
Lampiran 1. Desain Vacum Chamber ... 41
Lampiran 2. Desain Tabung vacum Chamber... 42
Lampiran 3. Desain Tutup atas vacum Chamber ... 43
Lampiran 4. Desain Alas bawah vacum Chamber ... 44
Lampiran 5. Desain Katoda dudukan benda kerja ... 45
Lampiran 6. DC Magnetron Sputtering ... 46
Lampiran 7. Vacum Chamber ... 47
Lampiran 8. Tabung vacum Chamber ... 48
Lampiran 9. Tutup atas vacum Chamber ... 49
Lampiran 10. Alas bawah vacum Chamber ... 50
INTISARI
DC magnetron sputtering memiliki beberapa keunggulan dibandingkan dengan teknik-teknik pembentukan film tipis lainnya. penumbuhan film tipis dengan metode magnetron sputtering merupakan salah satu metode pelapisan pada bahan non logam, dimana prosesnya mudah dan membutuhkan waktu relatif cepat dibandingkan dengan proses pelapisan biasa. Tugas akhir ini membahas tentang perancangan dan pembuatan DC magnetron sputtering skala laboratorium.
Langkah pertama proses perancangan dan pembuatan adalah dengan merancang mesin sputtering secara keseluruhan menggunakan Software Autodesk Inventor. Komponen yang didesain dan dirangkai meliputi vakum chamber dan power supply yang terdiri atas transformator, diode bridge, kapasitor, dan indokator. Pengujian DC magnetron sputtering melakukan proses pelapisan pada substrat kaca dengan ukuran (70 mm x 35 mm x 2 mm) dan menggunakan variasi waktu 90 detik dan 130 detik, tekanan vakum 10-2 torr, tegangan 150 volt, dan arus (Imax) 1 ampere. Kemudian hasil
pelapisan diamati secara visual dan diukur hambatannya menggunakan multimeter digital.
Hasil perancangan dan pembuatan DC magnetron sputtering diperoleh tegangan voltage regulator maksimum 180 volt dengan pembatasan arus fuse sebesar 8 ampere. Tegangan power supply sama dengan besar tegangan voltage regulator. Out put dari voltage regulator digunakan sebagai input power supply. Tekanan vakum maksimal tercatat sebesar 25 micron/ . Mesin DC Magnetron Sputtering telah berhasil dibuat dan berfungsi. Dilakukan dua kali pengujian pada mesin, percobaan pertama dengan waktu 90 detik menghasilkan hambatan sebesar 12.6 Ω dan percobaan kedua dengan waktu 120 detik menghasilkan hambatan sebesar 9.2 Ω.
1
BAB I PENDAHULUAN
1.1. Latar Belakang
Dunia pelapisan permukaan menjadi salah satu bagian penting dalam era modern saat ini. Bersamaan dengan berkembangnya ilmu fisika modern dan teknologi
bidang pelapisan telah mengalami kemajuan yang sangat pesat, dimana dalam penggunaanya sebagian besar berfokus pada bidang logam yang rentan terhadap korosi seperti logam besi, tetapi logam besi dapat dilindungi dengan berbagai metode sehingga umur logam tersebut bisa lebih panjang. Seiring perkembangan teknologi, bahan non logam juga banyak digunakan dalam bidang teknik seperti kaca dan keramik karena sifatnya yang hampir sama dengan logam. Untuk melakukan proses pelapisan pada bahan non logam membutuhkan proses panjang yang harus melalui beberapa tahapan sehingga kurang efisien karena sifatnya yang non konduktor. Menurut Sudjatmoko (2003) dengan menggunakan metode penumbuhan film tipis, proses pelapisan pada bahan non logam dapat dilakukan dengan mudah dan membutuhkan waktu yang lebih sedikit dan relatif cepat. Film tipis merupakan lapisan dari bahan organik, anorganik, metal maupun campuran metal yang memiliki sifat konduktor, semikonduktor maupun isolator.
Proses penumbuhan film tipis dapat dilakukan dengan beberapa metode diantaranya close spaced sublimation (CSS), vapor transport depotition (VTD), physical vapor depotition (PVD), molecular beam epitaxy (MBE), dan electro depotition (Candles dan Sites, 2003). Dari beberapa metode, DC magnetron sputtering merupakan metode yang sering digunakan pada proses pelapisan non
logam, karena metode plasma DC magnetron sputtering memiliki beberapa keunggulan dibandingkan dengan teknik-teknik pembentukan film tipis lainnya. Kelebihan DC magnetron sputtering diantaranya adalah (1) dalam penumbuhan film
2
dapat dilakukan dengan baik, (3) mudah menghasilkan film tipis dari bahan yang mempunyai titik leleh tinggi, (4) hemat bahan yang akan dideposisikan, (5) hampir semua bahan padat, seperti semikonduktor, logam, logam paduan, dan keramik dapat ditumbuhkan (Compaan, 2004).
Dalam penggunaannya metode DC magnetron sputtering ini banyak diaplikasikan pada bidang industri. Namun dengan biaya oprasional dan pengadaan yang relatif mahal, tidak memungkinkan dilakukannya penelitian dalam skala kecil dengan biaya yang dikeluarkan relatif murah. Karena alasan-alasan tersebut maka
perlu adanya rancang bangun mesin DC magnetron sputtering dengan desain sederhana, mudah pembuatannya, harga yang ekonomis, biaya perawatan yang murah, dan mudah dipindah-pindah (portable). Mesin DC magnetron sputtering direncanakan menggunakan pompa vakum dengan kapastitas 25 micron, dan penggunaan mesin DC magnetron sputtering dirancang untuk pelapisan dengan skala kecil.
1.2. Rumusan Masalah
Berdasarkan dari latar belakang diperoleh rumusan masalah yaitu bagaimana mendesain dan membuat mesin DC magnetron sputtering skala laboratorium beserta pengujian awalnya
1.3. Batasan Masalah
Pada penelitian ini penulis membatasi masalah yang akan dibahas agar tidak terlalu meluas, maka desain yang dilakukan tidak membahas rangkaian elektronik pada power suplay.
1.4. Tujuan penelitian
3
1.4. Manfaat penelitian
Manfaat yang dapat diambil dari penelitian ini:
1. Bagi dunia akademik dapat memberikan pengetahuan mengenai sistem pelapisan dengan menggunakan metode DC magnetron sputtering, dan mengetahui kekurangan dan kelebihannya serta dapat digunakan sebagai acuan bagi riset untuk pengembangan yang selanjutnya dan dapat menjadi media pembelajaran untuk digunakan sebagai alat peraga dan penelitian di Universitas.
2. Bagi masyarakat dapat memberikan kontribusi positif sebagai pengetahuan
bagaimana pentingnya pengembangan teknologi pelapisan non logam dalam hal efektifitas dan efisiensi waktu, untuk meningkatkan jumlah produksi.
1.6. Sistematika penulisan
Sistematika penulisan tugas akhir ini secara garis besara adalah:
BAB I : Pendahulua, berisi tentang latar belakang masalah, batasan masalah, rumusan masalah, tujuan penelitian, manfaat penelitian, serta sistematika penulisan Tugas Akhir.
BAB II : Kajian Pustaka dan Dasar Teori, bab ini menjelaskan mengenai kajian pustaka, dasar teori meliputi pengertian lapisan tipis, macam-macam sputtering, DC magnetron sputtering, Prinsip kerja DC magnetron sputtering, kekurangan dan kelebihan DC magnetron sputtering.
BAB III : Perancangan dan pembuatan alat DC magnetron sputtering, membahas alat, bahan serta diagram alir.
BAB IV : Hasil dan Pengujian, tentang peracangan, pembuatan alat DC magnetron sputtering dan menguji performa alat, apakah sudah sesuia dengan
perencanaan yang dibuat.
4
BAB II
KAJIAN PUSTAKA DAN DASAR TEORI 2.1. Kajian Pustaka
Marwoto.P., dkk (2007) melakukan penelitian proses penumbuhan film tipis Ga2O3:Mn dengan mengguakan DC magnetron sputtering dan dilakukan dengan tiga
langkah. Pertama, pembuatan target Ga2O3:Mn (5% mol) dalam bentuk pellet setelah
melalui proses penggerusan, pemadatan, dan sintering pada suhu selama tiga jam. Kedua, preparasi substrat Si (100) yang meliputi pemotongan dan pencucian substrat dengan aseton dan metanol dalam ultrasonic bath masing-masing selama 10
dan 5 menit. Kemudian Substrat dicuci dengan DI water dan dicelupkan ke dalam larutan HF 10% dan dicuci lagi dengan DI water. Substrat selanjutnya dikeringkan dengan semprotan gas nitrogen. Ketiga, penumbuhan film tipis Ga2O3:Mn dengan
reaktor dc magnetron sputtering. Substrat dipasang pada anoda, sedangkan target dipasang pada katoda.
Berdasarkan penelitian yang dilakukan Makhnunah (2011) tentang performa
kelistrikan heterojunction CdTe/CdS yang ditumbuhkan dengan metode DC magnetron sputtering menggunakan parameter penumbuhan film tipis CdTe/CdS
dengan tekanan argon sebesar 500 mTorr, suhu C, daya plasma 43 Watt dan
waktu deposisi 2,5 jam. Mandapatkan hasil Performa kelistrikan film tipis CdTe/CdS dalam sifat listrik yang diukur I-V meter didapatkan nilai idealitas dan arus muatan ruang masing-masing didapat sebesar 3,26 dan Ampere yang merupakan nilai ideal untuk sambungan p-n. Maka dapat ditarik kesimpulan bahwa hasil film
5
Wibowo dkk (2000) melakukan penelitian pengaruh parameter sputtering terhadap perubahan struktur lapisan tipis ZnO. Lapisan tipis ZnO dibuat diatas substrat gelas, pelastik, dan stainless steels dengan metode sputtering DC, variasi
parameter pembuatan film tipis dengan sputtering adalah waktu deposisi, suhu substrat, tekanan dan prosentase gas oksigen, sedangkan untuk mengamati
perubahan struktur lapisan ZnO yang terbentuk dengan menggunakan metode defraktometer sinar-x dengan panjang gelombang 1,54 A. Didapat hasil bahwa sudut puncak difraksi lapisan ZnO tersputter bergeser dibandingkan dengan sudut puncak
difraksi target. Maka dapat diambil kesimpulan kondisi parameter sputtering mempengaruhi srtuktur lapisan ZnO yang terbentuk. Penambahan tekanan dan campuran gas oksigen kedalam tabung sputter dapat memperkecil pergeseran puncak difraksi (002) lebih konsisten.
Dari beberapa penelitian diatas menunjukkan bahwa material yang digunakan dalam penelitian film tipis hingga saat ini antara lain :CdTe, Ga2O3:Mn, dan ZnO. DC
magnetron sputtering merupakan komponen terpenting dalam penelitian film tipis,
karena mesin tersebut berperan dalam proses deposisi atom dari target. Beberapa hal penting dalam DC magnetron sputtering seperti tekanan vakum, temperatur, tegangan, dan arus listrik. Dari beberapa parameter tersebut, penulis mencoba merancang dan membuat mesin DC magnetron sputtering skala laboratorium yang lebih ekonomis dibandingkan dengan mesin skala industri.
2.2. Dasar teori 2.2.1. Lapisan tipis
6
sifat elektrisnya dapat diatur melalui parameter-parameter saat proses pembuatannya. Proses produksi lapisan tipis dapat menggunakan teknik Sputtering, evaporasi dan CVD (chemical Vapour Deposition). Dalam proses deposisinya pertumbuhan lapisan tipis secara garis besar dibagi menjadi dua bagian, yaitu pertumbuhan secara epitaksial dan difusi. Pertumbuhan epiaksial adalah pertumbuhan dengan arah keatas saja, jadi atom-atom terdeposisi saling bertumpukan selama proses deposisi terjadi. Sedangkan pertumbuhan difusi adalah pertumbuhan dengan arah pertumbuhan baik ka atas maupun kebawah permukaan Substrat (menyisip).
2.2.2. Sputtering
Sputtering pertama kali diamati dalam sebuah tabung lucutan gas DC oleh Grove pada tahun 1852. Grove menemukan bahwa katode tabung lucutan tersputter oleh ion-ion dalam lucutan gas, dan material katode terdeposit pada dinding dalam tabung lucutan. Pada waktu itu sputtering dipandang sebagai suatu fenomena yang tidak dikehendaki karena katode dan grid dalam tabung lucutan gas menjadi rusak (Suryadi, 2003).
Sputtering adalah proses terhamburnya atom-atom dari permukaan bahan
padat karena memperoleh energi yang cukup dari penembakan partikel-partikel berenergi tinggi (Sudjatmoko, 2003).
2.2.3. Proses sputtering
Proses sputtering terjadi karena tumbukan terjadi secara terus menerus antara ion-ion penumbuk dengan atom-atom permukaan target. Atom-atom target yang terhambur berpindah ke permukaan Substrat. Perpindahan atom-atom permukaan target pada permukaan Substrat menjadi isotropik sehingga terbentuk film tipis pada permukaan Substrat (Wasa dan Hayakawa, 1992).
7
maka akan terjadi tumbukan beruntun dengan atom-atom target dan selanjutnya akan mengakibatkan salah satu dari atom-atom target terpecik atau terhambur keluar dari permukaan target seperti ditunjukan dalam Gambar 2.1.
Gambar 2.1 Proses sputtering
Sumber :: https://www.researchgate.net/figure/222313802_fig1_Fig-1-Schematic-diagram-of-a-DC-magnetron-sputtering-unit
Teknik sputtering memiliki beberapa kelebihan antara lain : film yang terbentuk mempunyai komposisi yang serupa dengan bahan taget, kualitas, struktur dan keseragaman hasil film dikendalikan oleh tingkat homogenitas target, mempunyai rapat arus yang besar sehingga memungkinkan terjadinya laju deposisi yang tinggi dan lapisan yang terbentuk mempunyai kekuatan rekat yang tinggi terhadap permukaan substrat (Sudjatmoko, 2003).
2.2.4. DC magnetron sputtering
Sistem DC magnetron sputtering merupakan modifikasi dari sistem DC sputtering dengan menambahkan sistem magnet, sehingga sistem DC magnetron sputtering terdiri dari tabung plasma berbentuk silinder, sumber tegangan tinggi,
8
magnet (biasanya menggunakan air), sedangkan Substrat dipasangkan pada anoda. Substrat tersebut dapat dipanaskan dengan menggunakan sistem pemanas, apabila
tabung sputter diisi dengan gas argon (Ar) dan pada alektroda dipasangkan beda potensial, maka diantara elektoda terjadi plasma lucutan pijar (glow dischange).gas argon dan nitrogen yang melewati ruang antara elektroda dipecah oleh medan listrik
tinggi menjadi plasma yang mengandung electron (e−), ion (Ar), ion (N) dan atom
(N). Ion-ion positif Ar dan N dipercepat oleh medan listrik menuju elektroda negative (katoda), sehingga ion-ion positif menumbuk atom-atom permukaan target yang
dipasang diatas katoda,. Ion-ion penumbuk memiliki energi sangat besar sehingga atom-atom permukaan target terlepas dari permukaan target berhamburan kesegala arah. Atom-atom target yang terpental menempel pada permukaan Substrat sehingga membentuk fim tipis.
Menurut Joshi (2003) menjelaskan metode untuk mencegah terjadinya resputtering dan meningkatkan derajat ionisasi pada film tipis yang terbentuk, maka
9
Gambar 2.2 Sistem reactor dc magnetron sputtering. Sumber : Marwoto,P., 2007.
2.2.5. Kelebihan DC magnetron sputtering
1. Lapisan yang terbentuk mempunyai komposisi yang serupa dengan bahan target. 2. Kualitas, struktur dan keseragaman lapisan tipis dikendalikan oleh tingkat
homoginitas target.
3. Mempunyai rapat arus yang besar sehingga memungkinkan terjadinya laju deposisi yang tinggi.
4. Lapisan yang terbentuk mempunyai kekuatan rekat yang tinggi terhadap permukaan Substrat.
5. Biaya oprasional lebih murah dibandingkan dengan metode yang lainnya.
2.2.6. Hasil sputtering
Hasil sputtering merupakan laju pemindahan atom-atom permukaan target karena penembakan ion dilambangkan dengan S. Hasil sputtering didefinisikan sebagai jumlah rata-rata atom yang dipindahkan dari permukaan target per ion penumbuk. Hasil sputtering dirumuskan sebagai berikut (Wasa & Hayakawa,1992).
10
Hasil sputtering dapat diukur dengan beberapa metode, antara lain adalah berat target yang hilang, penurunan tebal target, pengumpulan material yang tersputter, dan mendeteksi partikel-partikel yang tersputter.
2.2.7. Faktor yang mempengaruhi hasil sputtering
Beberapa faktoe yang mempengaruhi hasil sputtering adalah sebagai berikut: a. Partikel penumbuk.
Hasil sputtering berubah terhadap energi partikel atau ion penumbuk EI. pada daerah energi rendah mendekati energi ambangnya. Energi ambang sputtering sekitar 15-30 eV. Pada energi 100 eV besar S sebanding dengan E artinya jumlah atom yang
dipindahkan karena tumbukan sebanding dengan energi penumbuk. Pada daerah energi ion yang lebih tinggi dari 10 keV hasil sputtering tidak dipengaruhi oleh hamburan pada permukaan, tetapi oleh hamburan di dalam target sehinga hasil sputtering akan menurun. Penurunan hasil sputtering karena partikel penumbuk
kehilangan energi. Energi yang hilang disebabkan ion-ion penumbuk terlalu dalam masuk ke target (Wasa & Hayakawa, 1992).
b. Material target
11
………. (2.2)
Dimana :
W = berat target yang hilang selama proses sputtering berlangsung (dalam atom).
A = jumah atom material target.
I = arus ion menuju target (dalam ampere). t = waktu penumbuhan (dalam detik).
Hasil sputtering berubah sesuai dengan perubahan jumlah atom material target yang digunakan.
c. Sudut datang ion penumbuk pada permukaan target.
Hasil sputtering berubah dipengaruhi oleh sudut datang ion penumbuk terhadap bidang normal bahan target. Hasil sputtering bertambah dengan sudut datang dan maksimum pada sudut antara 600 dan 800, dan berkurang secara cepat untuk sudut yang lebih besar. Sudut tumbukan ion penumbuk juga ditentukan oleh struktur permukaan target.
d. Struktur Kristal permukaan target.
Hasil sputtering dan distribusi sudut partikel-partikel tersputter dipengaruhi oleh struktur kristal permukaan material target. Jika material target tersusun dari bahan polikristal, maka distribusi menjadi tidak seragam.
2.2.8. Transformator (travo)
Transformator (trafo) digunakan pada peralatan listrik terutama yang memerlukan perubahan atau penyesuaian besarnya tegangan bolak-balik.Misal radio memerlukan tegangan 12 volt padahal listrik dari PLN 220 volt, maka diperlukan transformator untuk mengubah tegangan listrik bolak-balik 220 volt menjadi
12
Transformator trafo adalah alat yang digunakan untuk menaikkan atau menurunkan tegangan AC disebut transformator (trafo). Trafo memiliki dua terminal, yaitu terminal input dan terminal output. Terminal input terdapat pada kumparan primer. Terminal output terdapat pada kumparan sekunder. Tegangan listrik yang akan diubah dihubungkan dengan terminal input. Adapun, hasil pengubahan tegangan diperoleh pada terminal output.Prinsip kerja transformator menerapkan peristiwa induksi elektromagnetik. Jika pada kumparan primer dialiri arus AC, inti besi yang dililiti kumparan akan menjadi magnet (elektromagnet). Karena arus AC, pada
elektromagnet selalu terjadi perubahan garis gaya magnet. Perubahan garis gaya tersebut akan bergeser ke kumparan sekunder. Dengan demikian, pada kumparan sekunder juga terjadi perubahan garis gaya magnet. Hal itulah yang menimbulkan GGL induksi pada kumparan sekunder. Adapun arus induksi yang dihasilkan adalah arus AC yang besarnya sesuai dengan jumlah lilitan sekunder.Bagian utama transformator ada tiga, yaitu inti besi yang berlapis-lapis, kumparan primer, dan kumparan sekunder. Kumparan primer yang dihubungkan dengan PLN sebagai tegangan masukan (input) yang akan dinaikkan atau diturunkan. Kumparan sekunder dihubungkan dengan beban sebagai tegangan keluaran (output). Seperti yang ditunjukan pada Gambar 2.3.
Gambar 2.3 Tranformator Step up
13
BAB III
METODOLOGI PERANCANGAN DAN PABRIKASI
Dalam bab ini membahas tentang segala sesuatu yang berkaitan langsung dengan penelitian seperti: tempat serta waktu dilakukannya penelitian, alat dan bahan yang digunakan dalam penelitian, apa saja yang menjadi variable dalam penelitian, diagram alir penelitian, serta prosedur-prosedur penelitian.
3.1. Pendekatan Penelitian
Pendekatan penelitian merupakan suatu sistem pengambilan data dalam suatu penelitian. Penelitian ini menggunakan metode eksperimen dan pengenbangan yaitu suatu metode untuk mengembangkan suatu produk baru, atau menyempurnakan produk yang telah ada, yang dapat dipertanggung jawabkan.
3.2. Alat dan Bahan Penelitian
3.2.1. Alat-alat yang digunakan pada penelitian ini diantaranya adalah: 1. Software autodesk inventor.
2. Gergaji. 3. Mesin bubut. 4. Mesin bor.
14
15.Alat pelindung diri (APD) : sarung tangan, masker, dan kaca mata. 16.Penggaris, alat tulis, dan kertas.
3.2.2 Bahan Penelitian
Adapun bahan yang digunakan dalam penelitian ini yaitu sebagai berikut. a. Anoda Tembaga
Anoda yang digunakan untuk pengujian adalah tembaga berbentuk silinder dengan ukuran diameter 75 mm dan ketebalan 10mm seperti yang terlihat pada Gambar 3.1.
Gambar 3.1. Anoda tembaga.
b. Katoda stainless steel
Katoda yang digunakan untuk pengujian adalah stanless steel berbentuk silinder dengan ukuran diameter luar 70mm dan lubang diameter dalam 45mm. Sedangkan tebal plat penyangga 1mm, lebar 20mm membentuk sudut , dengan
ukuran diameter lubang plat penyangga 8mm, seperti yang terlihat pada Gambar 3.2.
15
c. Benda kerja kaca
Benda kerja yang digunakan adalah kaca yang berbentuk persegi panjang dengan ukuran panjang 70 mm, lebar 35 mm, dan ketebalan 2 mm seperti terlihat pada Gambar 3.3.
Gambar 3.3. Benda kerja kaca.
3.3. Flowchart/ Diagram AlirPenelitian
16
Gambar 3.4. Diagram alir penelitian.
Tekanan vakum
- Katoda dudukan benda kerja Mulai
Studi Literatur
17
3.4. Tahap Persiapan
Pada tahap persiapan, penulis mencari referensi yang berasal dari buku dan jurnal yang berkaitan dengan penelitian yang akan dilakukan, yaitu mengenai rancang bangun mesin DC magnetron sputtering dan proses pelapisan menggunakan DC magnetron sputtering.
3.5. Perancangan Mesin DC Magnetron Sputtering
Perancangan mesin DC magnetron sputtering pada tahap awal dimulai dengan membuat sketsa kasar pada kertas dengan pertimbangan awal agar Mesin DC magnetron sputtering mempunyai sifat mudah dibuat, ringan, portable, ekonomis,
dan mudah untuk dimaintenance, Tahap selanjutnya sketsa tersebut digambar menggunakan software Autodesk Inventor. Melalui perangkat lunak ini detail dimensi pada setiap komponen ditentukan. Mesin DC magnetron sputtering yang dirancang oleh penulis ditunjukkan oleh Gambar 3.5.
(a) (b)
18
Pada tahap awal perancangan komponen mesin DC magnetron sputtering memiliki beberapa bagian, seperti yang ditunjukan pada Gambar 3.5.
Tabel 3.1. Komponen vakum chamber.
19
3.7. Pembuatan Vacum Chamber
Proses pembuatan vacum chamber dilaksanakan di Laboratorium, Jurusan Teknik Mesin Universitas Muhammadiyah Yogyakarta. Langkah pertama yang dilakukan adalah mendesain menggunakan software Autodesk Inventor.
3.7.1. Tabung vacum chamber
Pertama mendesain silinder kaca untuk tabung vakum chamber, pemilihan menggunakan matrial kaca sebagai tabung vakum, karena kaca memiliki kelebihan dibandingkan silinder stainless steel yaitu karrna sifatnya yang transparan,
dimaksudkan jika proses sputtering tejadi pengguna dapat melihat serta mengamati proses terjadinya plasma dan proses pelapisan dengan jelas. Pada dasarnya kaca lebih mudah pecah jika dibandingkan dengan stainless steel, akan tetapi jika ketebalan kaca yang digunakan memiliki ketebalan 6mm, tinggi 150 mm, diameter luar 117 mm dan diameter dalam 105 mm seperti pada (Gambar 3.7) maka diharapkan kaca yang digunakan dapat menahan tekanan yang terjadi pada saat proses pemvakuman.
20
(b)
Gambar 3.7. Tabung vacuum chamber (a) desain 3D tampak depan (b) desain 2D tampak atas dan tampak depan.
3.7.2. Penutup tabung vacum chamber
21
(a)
(b)
22
3.7.3 Alas tabung vacum
Pada proses pembuatan alas tabung vakum tidak terdapat perbedaan yang cukup segnifikan seperti pembuatan tutup tabung, hanya saja ketebalannya berbeda menjadi 9mm, dan pada diameter dalam tetap menggunakan dua lubang dengan ukuran yang berbeda dan fungsi yang berbeda. Lubang yang pertama digunakan untuk baut dudukan anoda tembaga, dan yang kedua untuk jalur masuk kabel. Seperti yang ditunjukan pada Gambar 3.9.
(a)
(b)
23
3.7.4 Katoda dudukan benda kerja
Tahap selanjutnya membuat katoda yang digunakan untuk melatakkan benda kerja, adapun bahan katoda yang adalah stainless steel berbentuk silinder dengan ukuran diameter luar 70mm dan lubang diameter dalam 45mm. Sedangkan tebal plat
penyangga 1mm, lebar 20mm membentuk sudut , dengan ukuran diameter lubang plat penyangga 8mm. seperti yang terlihat pada Gambar 3.10.
(a)
(b)
24
3.8. Pembuatan Power Supply
Proses pembuatan power supply terdapat beberapa langkah diantaranya adalah sebagai berikut :
3.8.1.Rangkaian power supply
Rangkaian power supplay terdiri dari transformator, kapasitor high voltage, dan dioda high voltage sebagai inti dari rangkaian power supplay yang digunakan dalam mesin DC magnetron sputtering. Transformator yang digunakan dalam rangkaian ini adalah transformator jenis step up, transformator tipe ini dipilih karena
memiliki spesifikasi daya 900 watt dan tegangan output sebesar 2000 V. Penggunaan fuse 1 ampere pada rangkaian power supply ditujukan agar tidak terjadi loncatan
bunga api. Sedangkan rangkaian jadi power supply pada Gambar 3.11.
Gambar 3.9. Sekema rangkaian power supply.
Gambar 3.11. Rangkaian jadi power supply.
Dioda
Kapasitor Transformator
step up
Fan 12”
1 2
25
3.9. Vacum pump
Pompa vakum yang digunakan pada mesin DC magnetron sputtering ini adalah pompa vakum merk ROTHENBERGER seri ROAIRVAC 1.5 (Gambar 3.12)
yang mampu bekerja hingga tekanan udara maksimal .
Gambar 3.12. Vacum pump dan spesifikasi
3.10. Pengujian Mesin DC Magnetron Sputtering
Pengujian mesin DC magnetron sputtering dilakukan dua kali yaitu : pengujian tekanan vakum dan pengujian sistem power supply.
3.10.1. Pengujian Tekanan Vakum
Setelah mesin DC magnetron sputtering selesai dibuat langkah selanjutnya adalah melakukan proses pengujian pada vakum chamber untuk melihat apakah dapat
26
Gambar 3.13. Proses pemvakuman.
3.10.2. Pengujian Sistem Power Supply
Pengujian sistem power supply yang telah dibuat harus dapat membangkitkan plasma yang nantinya digunakan untuk mendeposisikan matrial target saat proses sputtering. Sistem power supply yang digunakan terdiri dari transformator jenis step
up, kapasitor , diode, dan dua buah multimeter yang digunakan untuk mengukur arus
dan tegangan listrik pada proses pelapisan Gambar 3.14.
Gambar 3.14.Rangkaian power supply.
kapasitor
Dioda Transformator
step up
Fan 12”
Multimeter tegangan Multimeter
27
Untuk memberi variasi tegangan pada proses pelapisan pada mesin DC magnetron sputtering menggunakan voltage regulator dengan input 220V, output
250V dan kapasitas 2000VA yang ditunjukan pada Gambar 3.15.
Gambar 3.15. Voltage regulator.
Proses pengujian sistem power supply dimulai dengan proses pemvakuman tabung vakum chamber karena plasma yang akan dibangkitkan terjadi pada tekanan rendah udara, langkah selanjutnya adalah menghubungkan voltage regulator pada
stop kontak dan output dari voltage regulator dihubungkan ke rangkaian power supply untuk mengalirkan arus listrik pada anoda dan katoda mesin DC magnetron
sputtering yang dibuat. Arus dan tegangan listrik DC yang dialirkan akan terukur
pada kedua multimeter yang terpasang pada rangkaian power supply, knop voltage regulator diputar secara perlahan untuk menaikan tegangan dan arus liatrik yang mengalir sehingga plasma perlahan terbentuk. Saat plasma telah terbentuk dan stabil, arus dan tegangan listrik yang terukur pada kedua multimeter dicatat pada tabel pengamatan. Selanjutnya knop voltage regulator diputar kearah nol untuk menurunkan arus dan tegangan DC yang mengalir dan pompa vakum dimatikan sehingga tekanan udara pada vakum chamber kembali normal dan plasma yang terbentuk menjadi hilang. Proses pengujian sistem power supply ini diulang kembali untuk mendapatkan data yang baik.
28
3.11. Spesifikasi Mesin DC Magnetron Sputtering
Spesifikasi dan parameter yang dipakai pada pengujian mesin DC Magnetron Sputtering dapat dilihat pada Tabel 3.1 berikut ini.
Tabel 3.1 Spesifikasi peralatan pendukung mesin DC Magnetron Sputtering
No Blok Komponen Spesifikasi Jumlah
1. Power supply
Transformator step up 900 watt 2000V 1
Dioda bridge type 5402 Voltage regulator 220V 2000VA 1
Fan 12" 12 volt 1
Multimeter arus 0-50 ampere 1
Multimeter tegangan 0-500 volt 1
Magnet 6" 1
3 Dimensi mesin
Panjang total 190 mm
29
BAB IV
HASIL PERANCANGAN DAN PABRIKASI
4.1. Hasil Pembuatan Mesin DC Magnetron Sputtering
Mesin DC Magnetron Sputtering yang sudah selesai dibuat dan siap dilakukan pengujian untuk pelapisan pada bahan non logan berupa kaca. Ditunjukkan pada Gambar 4.1 berikut.
Gambar 4.1. Mesin DC Magnetron Sputtering
Dari Gambar 4.1. mesin DC Magnetron Sputtering yang sudah selesai dibuat dan siap dilakukan pengujian. Adapun bagian-bagiannya sebagai berikut :
A. Pompa vacuum B. Vacuum chamber C. Power supply D. Voltage regulator
A
D C
30
Gambar 4.2. komponen mesin DC Magnetron Sputtering
Bagian-bagian komponen mesin DC Magnetron Sputtering yang digunakan dalam rancang bangun ditunjukan pada gambar 4.2
A. kipas pendingin berfungsi sebagai pendingin komponen power supply
B. Transformator step up berfungsi untuk merubah arus tegangan dari arus tegangan kecil 220 volt menjadi arus tegangan yang lebih besar
C. Diode berfungsi sebagai penyearah arus pada sistem power supply
A B C D E
F
31
D. Kapasitor berfungsi untuk menyimpan muatan yang ada dan mengalirkan muatannya searah dengan arus induk, yang akan menghasilkan penambahan tegangan dua kalinya
E. Mesin vakum berfungsi untuk memvakum udara yang terdapat pada vakum chamber
F. Vakum chamber berfungsi sebagai tempat proses dilakukannya pelapisan G. Volt meter berfungsi sebagai alat ukur besarnya tegangan yang digunakan
pada saat proses pelapisan dilakukan
H. Ampere meter berfungsi sebagai alat pengukur besarnya arus yang terjadi pada saaat proses pelapisan dilakukan
I. Voltage regulator berfungsi sebagai Untuk memberi variasi tegangan pada proses pelapisan pada mesin DC magnetron sputtering
4.1.1. Mekanisme kerja DC Magnetron Sputtering
Mekanisme kerja DC Magnetron Sputtering dapat dilihat pada Gambar 4.3. berikut.
Gambar 4.3a. Skema mekanisme kerja DC Magnetron Sputtering
32
Gambar 4.3b. mekanisme kerja DC Magnetron Sputtering.
Dari Gambar 4.3b. terlihat cahaya plasma yang cukup baik pada proses pelapisan yang dilakukan. Hal ini bisa disimpulkan bahwa mesin DC Magnetron Sputtering yang sudah dirancang bangun bekerja dengan baik dan sesuai harapan.
4.2. Spesifikasi Mesin DC Magnetron Sputtering
Spesifikasi dan parameter yang dipakai pada pengujian mesin DC Magnetron Sputtering dapat dilihat pada Tabel 4.1 berikut ini
Tabel 4.1. Spesifikasi mesin DC Magnetron Sputtering
Tegangan voltage regulator 150 Volt
I
max 1 AmpereTekanan pompa vakum 25 Micron
4.3. Pengujian Terhadap Bahan Non Logam Berupa Kaca
Langkah persiapan yang harus dilakukan sebelum pengujian terhadap bahan non logam beruap kaca sebagai berikut:
1. Membersihkan substrat kaca dan anoda tembaga, untuk anoda tembaga menggunakan amplas halus ukuran 2000 dan alcohol 90% kemudian untuk membersihkan substrat kaca menggunakan alcohol 90% dan ethatol lalu lap dan keringkan.
33
yang terdapat pada vakum chamber pastikan peletakan substrat tepat ditengah, supaya pada proses pelapisan film tipis tapat melekat dibagian tengah.
3. Menutup kembali tabung kaca vakum chamber dengan benar dan kencangkan menggunakan mur topi yang terdapat pada tutup vacuum chamber.
4. Memasang selang pada dudukan lubang output yang terdapat pada bagian tutup vakum chamber dan hubungkan pada lubang input mesin vakum, pastikan selang benar-benar rapat dan kencang agar tidak terjadi kebocoran
pada saat pemvakuman.
5. Menghubungkan kabel output dari power supply, kabel negatif dihubungkan pada katoda dan positif dihubungkan ke anoda.
6. Menghubungkan kabel input dari power supply pada output voltage regulator supaya mudah menggunakan tegangan yang diatur melalui voltage regulator. 7. Menghubungkan input dari voltage regulator ketermilal yang teraliri arus
listrik.
8. Menyalakan mesin vakum, untuk memvakum udara yang berada di dalam tabung benar-benar hampa. Kemudian diamkan selama 3 sampai 5 menit sebelum menyalakan power supply.
9. Setelah selesai penyetingan alat persiapkan juga peralatan untuk kepentingan pengamatan dan pengambilan data yaitu berupa stopwatch, kamera, thermometer, bolpoin, kertas A4.
10.Menghidupkan tombol on/off power supply terlebih dahulu kemudian tombol on/off voltage regulator, naikan tegangan menggunakan voltage regulator sampai ada tanda-tanda plasma muncul, bersamaan munculnya plasma stopwatch juga dihidupkan. Jika plasma sudah muncul naikan kembali tegangan sampai plasma benar-benar setabil, dan catat tagangan pada volt
meter, arus pada amper meter. Tunggu beberapa saat hingga atom yang tersputter dari anoda tembaga melapisi substrat. Jika film tipis sudah melapisi
34
bersamaan dengan stopwatch.
Pengujian pertama dengan menggunakan tegangan votage regulator 150 volt, Imax 1 ampere dan waktu 1 metit 30 detik dilanjutkan dengan pengujian kedua dengan tegangan sama 150 volt, Imax 1 ampere dan waktu 2 menit 10 detik. Hasil dari pengujian awal yang dilakukan ditunjukan pada Gambar 4.4.
(a) (b)
Gambar 4.4 (a) Hasil pengujian dengan menggunakan tegangan votage regulator 150volt, Imax 1 ampere dan waktu 1 menit 30 detik (b) Hasil pengujian dengan
menggunakan tegangan votage regulator 150 volt, Imax 1 ampere dan waktu 2 menit
10 detik.
Mesin DC Magnetron Sputtering yang telah dirancang dan dibangun dengan spesifikasi mesin yaitu: mesin yang telah dibuat dapat berfungsi dengan baik sesuai dengan yang diharapkan, kemudian diuji performanya. Pengujian performa tersebut dengan melakukan pengujian pelapisan terhadap bahan non loganm berupa kaca yang nantinya akan diukur hambatan yang melapisi substrat kaca tersebut.
4.4. Pengukuran Hasil Pengujian
35
(a) (b)
Gambar 4.5 (a) Pengukuran hambatan dengan menggunakan multimeter digital dari hasil pengujian dengan menggunakan tegangan votage regulator 150 volt, Imax 1
ampere dan waktu 1 menit 30 detik (b) tegangan votage regulator 150 volt, Imax 1
ampere dan waktu 2 menit 10 detik.
Tabel 4.2. Hasil pengujian sputtering
Percobaan Tekanan vakum Tegangan Arus(Imax ) t (detik) Hambatan menyambar pada permukaan substrat. Secara visual dapat terlihat warna yang lebih gelap pada permukaan substrat, seperti yang ditunjukkan pada Gambar 4.5a.. Sedangkan pada percobaan kedua dengan waktu 130 detik didapat besar hambatan yaitu 9.2 Ω. Hal ini dikarenakan masih tipisnya film yang terdeposisi ke permukaan substratg, seperti yang ditunjukkan pada Gambar 4.5b. Dari data tersebut, dapat
36
4.5. Analisis Biaya
Dari seluruh proses pabrikasi mesin DC magnetron sputtering, didapatlah biaya produksi seperti pada Tabel 4,3. Biaya tersebut belum termasuk biaya jasa.
Tabel 4.3. Rincian biaya pembuatan mesin DC magnetron sputtering.
37
BAB V PENUTUP
5.1. Kesimpulan
Berdasarkan pada rancang bangun dan pengujian awal yang telah dilakukan, maka dapat diambil kesimpulan sebagai berikut:
1. Mesin DC Magnetron Sputtering yang telah dirancang bangun dengan spesifikasi Mesin yaitu: tegangan voltage regulator maksimal pada 180 volt karna dibatasi
dengan pengamanan sekring 8 ampere, tegangan power supply sama dengan tegangan voltage regulator karna out put dari voltage regulator digunakan sebagai
input dari power supply. Tekanan vakum yang digunakan pada alat ini bertekanan maksimal 25 micron/ .
2. Mesin DC Magnetron Sputtering telah berhasil dibuat dan berfungsi. Dilakukan
dua kali pengujian pada mesin, percobaan pertama dengan waktu 90 detik menghasilkan hambatan sebesar 12.6 Ω dan percobaan kedua dengan waktu 120
38
5.2 Saran
Saran yang dapat berikan untuk pengembangan tugas akhir ini adalah sebagai berikut:
1. Untuk memudahkan sistem pengoprasian alat pada saat pengujian sebaiknya sistem rangkaian elektrikal perlu adanya perbaharuan dengan dibuat sistem digital. 2. Penggunaan trafo step up sebaiknya digantikan dengan menggunakan Switching
Mode Power Supply (SMPS). Agar lebih efesien, ringan, dan temperatur kerja tetap setabil.
3. Sebaiknya Penggunaan tabung kaca pada vakum chamber digantikan dengan kaca pyrex agar tahan pada suhu tinngi.
39
DAFTAR PUSTAKA
Castro, C., Pulgarin.C., Sanjines.R. 2010. Skema mekanisme kerja DC Magnetron
Sputtering.Diaksespada 13 Juni 2016. Dari
https://www.researchgate.net/figure/222313802_fig1_Fig-1-Schematic-diagram-of-a-DC-magnetron-sputtering-unit. Padapukul 21.38 WIB.
Compaan, A.D. 2004. High Effisieny, Magnetron Sputtered CdS/CdTe solar cells. Science direct, Solar Energy 77 (2004) 815-822.
Dhanz, 2016. Tranformator Step up.Diaksesada 9 Juni 2016. Dari
http://teknikelektronika.com/pengertian-transformator-prinsip-kerja-trafo/.
PadaPukul 19.25 WIB.
Joshi, C. 2003. Charaecterization And Corrosion of BCC-Tantalum Coating Deposited On Aluminium And Stell Substrat by Dc Magnetron Sputtering (thesis). New jeresy:new jeresy institute of technology press.
Makhnunah, K. (2011). Performansi Kelistrikan Heterojunction CdTe/CdS yang ditumbuhkan dengan metote DC Magnetron Sputtering. Skripsi. Semarang: FMIPA Universitas Negri Semarang.
Marwoto, P., Sugianto, Wiyanto.(2007b). Doping Eu pada Film Tipis Ga2O3 yang Ditumbuhkan dengan DC Magnetron Sputtering. Seminar Nasional Teknik Kimia, Universitas Parahyangan, Bandung
McCandless, B.E., Sites. J.R. 2003. Cadnium Telluride Solar cell. Handbook of Photovltaic Science and Engeneering. Wiley. New York. Pp. 628-631.
Musta’anah. 2010. Pengaruh Daya Plasma Dan Suhu Substrat Pada Penumbuhan
Film Tipis Ga2O3 Doping ZnO Dengan Metode Dc Magnetron Sputtering. Skripsi. Semarang: FMIPA Universitas Negri Semarang.
Sudjatmoko. 2003. Aplikasi Teknologi Sputtering untuk Pembuatan Sel Surya Lapisan Tipis. Workshop: Sputtering untuk Rekayasa Permukaan Bahan. Yogyakarta: Puslitbang Teknologi Maju Batan: 3.
40
Wibowo, P., Tri. M.A., Suryadi. (2000). Pengaruh Parameter Sputtering Terhadap Perubahan Struktur Lapisan Tips ZnO. Presentasi Ilmiah. Yogyakarta: P3TM-BATAN.
