1. URAIAN UMUM 1.1 Judul Penelitian : PENUMBUHAN LAPISAN SEMIKONDUKTOR DENGAN TEKNIK SPIN COATING. Bidang Keahlian Fisika Semikonduktor

1. URAIAN UMUM

1.1 Judul Penelitian :

PENUMBUHAN LAPISAN SEMIKONDUKTOR DENGAN TEKNIK

SPIN COATING

1.2. Penanggung jawab penelitian

Nama : Drs. Yuyu R. Tayubi, M.Si Jabatan : Lektor

Jurusan : Pend. Fisika Fakultas : FPMIPA

1.3 Tim Peneliti

No Nama dan Gelar Akademik

Bidang Keahlian

Instansi Alokasi Waktu (Jam/minggu) 1 Drs. Yuyu R. Tayubi, M.Si. Fisika Semikonduktor FPMIPA UPI 10 2 Selly Feranie, S. Pd., M. Si.

Fisika Atom FPMIPA UPI 8 3 Dadi Rusdiana, S. Pd., M.Si Fisika Semikonduktor FPMIPA UPI 8

1.4. Kaitan Tema dan Judul dengan Program Payung Penelitian UPI :

Penelitian ini dilakukan untuk penumbuhan lapisan semikonduktor yang yang nantinya diharapkan dapat diaplikasikan sebagai lapisan aktif divais elektronik maupun optoelektronik seperti detektor dan sensor, dengan demikian tema penelitian ini merupakan bagian dari program payung penelitian FPMIPA dalam bidang fisika yaitu pengembangan bahan semikonduktor untuk pembuatan divais elektronik maupun optoelektronik 1.5 Subyek penelitian : Penumbuhan lapisan semikonduktor

1.6 Periode Pelaksanaan

Mulai : 2 Mei 2005 Berakhir : 3 Agustus 2005

1.7 Jumlah Biaya yang Diusulkan : Rp. 3.300.000,- 1.8 Lokasi Penelitian : Lab. Elektronika 1.9 Jurusan/Fakultas : fisika/ FPMIPA UPI 1.10 Lembaga Pengusul : FPMIPA UPI

2. ABSTRAK RENCANA PENELITIAN

Sebagai langkah awal pengembangan lab. fisika material dalam rangka membangun kemandirian dan mengurangi ketergantungan pada instansi lain dalam pelaksanaan riset mahasiswa, saat ini kelompok bidang keahlian fisika material khususnya material semikonduktor, sedang mengembangkan salah satu teknik penumbuhan lapisan semikonduktor yaitu teknik spincoating. Untuk menjajagi kehandalan sistem peralatan tersebut, maka melalui program penelitian ini akan dilakukan ujicoba penggunaannya untuk menumbuhkan lapisan semikonduktor yang dapat diaplikasikan sebagai lapisan aktif dari divais optoelektronik maupun optoelektronik.

Penelitian ini diorientasikan pada penemuan prosedur penumbuhan yang tepat guna mandapatkan kondisi dan parameter penumbuhan optimum dengan teknik spin coating, dengan strategi penumbuhan-karakterisasi secara rekursif, sebagai acuan untuk rekayasa bahan semikonduktor selanjutnya.

3. MASALAH YANG DITELITI

Permasalahan yang akan diteliti dalam penelitian ini dirumuskan sebagai berikut : “ Bagainakah kebergantungan karakteristik lapisan semikonduktor yang ditumbuhkan dengan teknik spincoating terhadap parameter-parameter penumbuhan seperti molaritas larutan bahan, laju putaran spinner, serta temperatur anealling ? “

4. ORIENTASI TOPIK PENELITIAN

Penelitian ini diorientasikan pada optimasi kondisi dan parameter penumbuhan lapisan semikonduktor dengan teknik spincoating, hingga diperoleh gambaran kondisi dan parameter optimum untuk penumbuhan lapisan semikonduktor yang memiliki kualitas baik ditinjau dari kekristalan, morfologi, sifat listrik maupun sifat-sifat fisis lainnya.

5. STUDI PUSTAKA

Sejak diketemukannya untuk pertama kali piranti elektronik yang terbuat dari bahan semikonduktor silikon oleh Bardeen dkk., yang menunjukkan unjuk

kerja dari piranti generasi sebelumnya dan konsumsi daya yang sangat rendah, maka pengembangan bahan semikonduktor sejak saat itu hingga saat ini mengalami kemajuan yang sangat pesat [1]. Karena memiliki sifat fisis yang khas yang tidak dimiliki bahan lain termasuk bahan konduktor, yaitu memiliki sifat listrik dan optik yang sasa-sama baik, membuat aplikasi bahan ini sangat luas. Ditambah lagi dalam bentuk keramik bahan ini memiliki ketahanan termal yang baik sehingga dapat diaplikasikan pada lingkungan ekstrim sekalipun. Perkembangan divais-divais pemrosesan data yang pesat, merupakan bukti nyata dari perkembangan yang pesat pada teknologi semikonduktor. Berkembangnya laser, sensor, dan detektor yang sangat diperlukan pada berbagai sistem juga merupakan efek dari perkembangan teknologi semikonduktor [2]. Sehingga sebagai bagian dari bahan, kajian bahan semikonduktor menjadi sangat menarik, dengan pemahaman yang baik tentang karakteristik bahan ini, memungkinkan kita untuk dapat merekayasa bahan ini sesuai dengan kebutuhan. Di awal perkembangnanya, bahan semikonduktor banyak diproduksi dalam bulk dengan metode reaksi padatan. Adanya tuntutan dari miniaturisasi divais-divais yang dibuat, telah mengalihkan tren pembuatan bahan semikonduktor dalam bentuk lapisan yang cukup tipis hingga ketebalannya berorde mikron. Adanya kecenderungan ini telah memicu pengembangan metode-metode dan teknik-teknik deposisi untuk pembuatan lapisan ini. Teknik spincoating merupakan salah satu teknik yang dikembangkan untuk kepentingan ini. Bersama-sama dengan teknik screen printing, sol gel, dan spray, teknik spincoating ini tergolong pada teknik

chemical solution deposition (CSD). Dibanding dengan teknik deposis lain, teknik

ini bisa dibilang paling sederhana dan paling murah pengoperasiannya. Meskipun kualitas lapisan yang dihasilkan jauh lebih rendah dibanding yang dihasilkan oleh teknik MOCVD, MBE, PLD, maupun Sputtering, namun untuk studi awal dari rekayasa bahan teknik ini cukup membantu. Teknik ini telah berhasil dipergunakan dengan baik untuk pengembangan bahan-bahan semikonduktor keramik berbasis bahan oksida [1].

6. METODE DAN DISAIN PENELITIAN

Penelitian ini merupakan kegiatan eksperimen yang meliputi penumbuhan lapisan semikonduktor dan karakterisasi sifat-sifat fisisnya. Teknik-teknik atau metode yang digunakan dalam eksperimen ini diuraikan sebagai berikut :

6.1. Penumbuhan lapisan semikonduktor

Teknik yang digunakan untuk penumbuhan lapisan semikonduktor adalah dalam penelitian ini adalah teknik spincoating dengan alur eksperimen seperti berikut : Bahn serbuk semikonduktor Larutan bahan semikonduktor (cair) Teknik spincoating Anealling (menguapkan pelarut) Pelarut Lapisan semikonduktor (padat) di atas substrat

Karakterisasi sifat fisis lapisan semikonduktor

Proses optimasi

Gambar 1. Peta disain penelitian

Secara sederhana skema dari teknik spin coating dapat digambarkan sebagai berikut :

Pada teknik ini, bahan yang akan dibentuk lapisan dibuat dalam bentuk larutan (cairan) kemudian diteteskan diatas suatu substrat yang disimpan diatas piringan yang dapat berputar, karena adanya gaya sentripetal ketika piringan berputar, maka bahan tersebut dapat tertarik ke pinggir substrat dan tersebar merata. Besarnya gaya sebar ini akan ditentukan oleh laju rotasi dari putaran piringan, menurut persamaan [3] :

F

sp

=

m

ω

2

r

(1) di sini Fsp adalah gaya sentripetal, m adalah massa partikel, w adalah laju anguler

piringan dan r adalah jarak diukur dari pusat piringan secara radial ke arah luar. Pompa vacuum Piringan Motor Pengatur RPM

6.2. Karakterisasi lapisan semikonduktor

Karakterisasi sifat fisis lapisan semikonduktor yang dihasilkan meliputi kekristalan, morfologi, sifat listrik, dan sifat optik. Karakterisasi kekristalan dilakukan untuk menginvestigasi kualitas dan orientasi kekristalan bahan, yang dapat dilakukan dengan teknik XRD (X-ray diffraction). karakteristik morfologi dilakukan untuk menginvestigasi homogenitas lapisan, ukuran butiran kristal, serta ketebalan lapisan, yang dapat dilakukan dengan teknik SEM (scanning elctron microscopy). Karakteristik listrik dilakukan untuk mengetahui sifat-sifat listrik bahan seperti mobilitas, tipe pembawa muatan, sifat dielektrik, dan sebagainya yang dapat dilakukan dengan teknik pengukuran efek Hall, karakteristik I-V maupun karakteristik C-V. Sedangkan karakteristik optik dilakukan untuk menentukan koefisien absorpsi optik bahan, dan celah pita energi bahan, yang dapat dilakukan melalui pengukuran UV-Vis Spectroscopy atau photoluminiscence.

7. HASIL PENELITIAN

Dari penelitian ini diharapkan dapat dihasilkan gambaran kondisi dan parameter optimum untuk penumbuhan lapisan semikonduktor dengan teknik spincoating, yang dapat digunakan sebagai acuan atau patokan dalam proses rekayasa bahan-bahan semikonduktor lebih lanjut di lab. fisika material jurusan fisika FPMIPA UPI khususnya.

8. JADWAL KEGIATAN PENELITIAN

Keseluruhan kegiatan yang akan dilaksanakan dalam rangka penelitian ini, dijadwalkan sebagai berikut :

No Jenis Kegiatan Bulan ke- 1 2 3 4 5 6 1 Penyusunan proposal 2 Studi Literatur 3 Preparasi bahan 4 Penumbuhan lapisan semikonduktor dengan teknik spin coating 5 Karakterisasi sifat fisis

lapisan semikonduktor 6 Analisis data hasil

karakterisasi

7 Monitoring dan evaluasi proses penelitian

8 Seminar hasil penelitian tingkat Fakultas

9 Penyusunan dan penyerah-an laporpenyerah-an

10 Seminar hasil penelitian tingkat Universitas

9. RINCIAN ANGGARAN PENELITIAN

Rancangan anggaran biaya yang diusulkan dalam penelitian ini adalah sebagai berikut :

No Rincian Pengeluaran Uang Jumlah Pengeluaran 1 Gaji dan Upah Rp. 1.000.000,- 2 Biaya habis pakai (materai

penelitian)

Rp. 1.900.000,-

3 Biaya perjalanan Rp. 300.000,- 4 Biaya pengeluaran lain-lain Rp. 100.000,-

Total Rp. 3.300.000,-

Rincian Anggaran Biaya Penelitian 1. Upah/Gaji

Jenis Pengeluaran Rincian Pengeluaran ( Rp x orang )

Jumlah (Rp)

Ketua 400.000,- x 1 400.000,-

Anggota 300.000,- x 2 600.000,-

Total 1.000.000,-

2. Bahan Habis Pakai/Peralatan

Jenis pengeluaran Rincian pengeluaran Jumlah (Rp)

ATK 1 set 100.000,-

Pembelian serbuk bahan semikonduktor dan pelarut

1 paket 500.000,-

Pembelian substrat 1 buah 300.000,-

Biaya karakterisasi 1 set 1.000.000,-

3. Biaya Perjalanan

Jenis Pengeluaran Rincian Pengeluaran Jumlah (Rp) Transportasi dalam kota 3 orang x 100.000,- 300.000,-

Total 300.000,-

4. Biaya Lain-Lain

Jenis Pengeluaran Rincian pengeluaran Jumlah (Rp) Penulisan dan penggandaan Laporan 10 eksemplar 100.000,- Total 100.000,- 10. PUSTAKA ACUAN

[1] S. Reka Rio dan Masamori Iida (1982 ), Fisika dan Teknologi Semikonduktor, Pradnya Paramita, Jakarta

[2] S. M. Sze (1985), Semiconductor Devices : Physics and Technology, John Wiley & Sons, New York

LAMPIRAN

RIWAYAT HIDUP TIM PENELITI

1. Riwayat Hidup Ketua Peneliti

Nama dan Gelar : Drs. Yuyu Rachmat Tayubi, M.Si. Tempat/ Tanggal Lahir : Bandung / 8 Juni 1959

Pekerjaan : Staf pengajar di jurusan Fisika UPI sejak tahun 1988

Riwayat Pendidikan :

Institusi Gelar Tahun Selesai Bidang Studi

UNPAD Drs 1986 Fisika Murni

UI M.Si 1997 Fisika material

Pengalaman Penelitian :

1. Karakterisasi Dari Sifat Optik dan Sifat Listrik Pada Bahan CuInSe2

Melalui Proses Doping dan Anealing, Penelitian tugas akhir program magister.

2. Prinsip Variasi Van Baak sebagai Metode Alternatif Dari Teorema Simpal Kirchhoff Untuk Menyelesaikan Persoalan-Persoalan Rangkaian listrik Arus Searah (Didanai oleh Proyek Penelitian Dana Rutin UPI tahun 2001) sebagai Ketua Peneliti

3. Studi awal pembuatan sensor ultraviolet dari bahan semikonsuktor GaN (Didanai oleh Proyek Penelitian Dana Rutin UPI tahun 2002) sebagai Anggota Peneliti

4. Identifikasi Miskonsepsi Pada Konsep-Konsep Fisika Dengan Menggunakan CRI (Certainty of Response Index) (Didanai oleh Proyek Penelitian Due Like UPI tahun 2002) sebagai ketua peneliti

5. Fabrikasi dan Karakterisasi Detektor Inframerah dari Bahan Film Tipis Semikonduktor GaSb (Didanai oleh Proyek Penelitian Dana Rutin UPI tahun 2003) sebagai Ketua Peneliti

Daftar Publikasi :

1. Karakterisasi Dari Sifat Optik dan Sifat Listrik Pada Bahan CuInSe2

Melalui Proses Doping dan Anealing, Dipublikasikan dalam Jurnal Ilmu Rekayasa dan Bahan vol. 1, no.1, April 1999.

2. D. Rusdiana, A. Suhandi, Y. R. Tayubi, R. Mudjiarto, Kebergantungan Faktor Pengisian (Fill Factor) Sel Surya Terhadap Besar Celah Pita Energi Material Semikonduktor Pembuatnya, Suatu Tinjauan Matematika, Proc. Seminar Fisika dan Aplikasinya, HFI Cabang Surabaya, ITS, 2002.

3. Y. R. Tayubi, A. Suhandi, I. Kaniawati, Suhandiana Noor, Prinsip Variasi Van Baak Sebagai Metode Alternatif dari Teorema Simpal Kirchhoff untuk Menyelesaikan Persoalan-Persoalan Rangkaian Listrik Arus Searah, Jurnal Pengajaran MIPA, Vol. 2, No. 2, Des. 2001

4. A. Suhandi, Y. R. Tayubi, R. Mudjiarto, Penggunaan Teknik Integral Eliptik Untuk Menghitung Kuat Medan Magnet di Pusat Kawat Berbentuk Elips yang Dialiri Arus Listrik, Proc. Seminar Fisika dan Aplikasinya, HFI Cabang Surabaya, ITS, 2002.

5. Y. R. Tayubi, A. Suhandi, I. Kaniawati, R. Mudjiarto, Penyelesaian Persoalan-Persoalan Rangkaian Listrik Arus Searah dengan Prinsip Variasi Van Baak, Proc. Seminar Fisika dan Aplikasinya, HFI Cabang Surabaya, ITS, 2002.

6. Y. R. Tayubi, A. Suhandi, dan R. Mudjiarto, Periode Bandul Fisis untuk Amplitudo Besar : Suatu Perbandingan antara Hasil Kajian Teori dengan Percobaan Laboratorium, Seminar Fisika dan Aplikasinya, HFI Cabang Jawa Tengah dan DIY, UNNES Semarang, 2003.

2. Riwayat Hidup Anggota Peneliti

2.1. Nama dan Gelar : Selly Feranie, M.Si.

Tempat/ Tanggal Lahir : Bandung, 08 November 1974

Pekerjaan : Staf pengajar di jurusan Fisika UPI sejak tahun 1998

Institusi Gelar Tahun Selesai Bidang Studi

IKIP Bandung S.Pd 1998 Pendidikan Fisika

ITB Bandung M.Si 2002 Fisika Murni

Pengalaman Penelitian :

1. Tahun 2003 : Penumbuhan Film Tipis CuO dengan Teknik MOCVD Vertikal dan Karakterisasi Sifat-Sifat Fisisnya Untuk Aplikasi Sensor Gas, Proyek Penelitian Dana Rutin UPI tahun 2003

2. Tahun 2004 : Simulasi untuk optimasi divais-divais optoelektronik, Proyek penelitian SP4 jurusan fisika FPMIPA UPI tahun 2004

2.2. Nama dan Gelar : Dadi Rusdiana, S.Pd., M.Si. Tempat/ Tanggal Lahir : Tasikmalaya/ 15 Oktober 1968

Pekerjaan : Staf pengajar di jurusan Fisika UPI sejak tahun 1994

Riwayat Pendidikan :

Institusi Gelar Tahun Selesai Bidang Studi

IKIP Bandung - 1991 Pendidikan Fisika

IKIP Bandung S.Pd 1993 Pendidikan Fisika

ITB Bandung M.Si 1998 Fisika

Semikonduktor

Pengalaman Penelitian :

1. Fabrikasi Wafer SOI dengan Metode Eltran, Tesis S2, 1998-1999

2. Optimasi Struktur Sel Surya GaAs Sambungan p-n Berefi-siensi Tinggi dengan Lapisan Window, Lapisan BSF, dan Lapisan Anti Refleksi, (Didanai oleh

Proyek Penelitian Dosen Muda (BBI) dengan nomor kontrak : 012/ P2IPT/DM/V/2000) sebagai Anggota Peneliti.

3. Studi awal pembuatan sensor Ultraviolet dari bahan semikonduktor Galium Nitrida (Didanai oleh Proyek penelitian Dana Rutin UPI tahun 2002) sebagai Anggota peneliti.

4. Fabrikasi dan Karakterisasi Detektor Inframerah dari Bahan Film Tipis Semikonduktor GaSb (Didanai oleh Proyek Penelitian Dana Rutin UPI tahun 2003) sebagai Anggota Peneliti

5. Pengembangan intrumen pengukuran celah pita energi persambungan p/n bahan semikonduktor (Proyek penelitian Dana Rutin UPI tahun 2004) sebagai anggota peneliti.

6. Simulasi untuk optimasi divais-divais optoelektronik yang terbuat dari bahan semikonduktor (Proyek penelitian SP4 jurusan fisika FPMIPA UPI tahun 2004) sebagai ketua peneliti.

Daftar Publikasi :

1. A, Suhandi, D. Rusdiana, Shofiah, P. Arifin, Optimasi Struktur Sel Surya GaAs Sambungan p-n Dengan Lapisan Antirefleksi yang Tergandengan dengan Lapisan Window AlGaAs, Indonesian Journal of Physics (Kontribusi Fisika Indonesia), Vol. 14, No. 2, April 2003.

2. D. Rusdiana, A. Suhandi, M. Budiman, Sukirno, M. Barmawi, Fabrikasi dan Karakterisasi Sensor Ultraviolet dari bahan GaN, Annual Physics Seminar, HFI Cabang Bandung, ITB, 2002

3. D. Rusdiana, A. Suhandi, Y. R. Tayubi, R. Mudjiarto, Kebergantungan Faktor Pengisian (Fill Factor) Sel Surya Terhadap Besar Celah Pita Energi Material Semikonduktor Pembuatnya, Suatu Tinjauan Matematika, Proc. Seminar Fisika dan Aplikasinya, HFI Cabang Surabaya, ITS, 2002.

4. A. Suhandi, D. Rusdiana, I. Kaniawati, dan R. Mudjiarto, Menentukan Besar

Medan Listrik Radial Pada Berbagai Jenis Konduktor yang Dialiri Arus Listrik Tetap, Telah diterima untuk diterbitkan pada Jurnal Pengajaran MIPA, Vol. 3,

5. A. Suhandi, D. Rusdiana, Shofiah, P. Arifin, Optimasi Struktur Sel Surya GaAs Sambungan p-n Dengan Lapisan Antirefleksi yang Tergandengan dengan Lapisan Window AlGaSb, Indonesian Journal of Physics (Kontribusi Fisika Indonesia), Vol. 14, No. 2, April 2003.

6. A. Suhandi, E. Sustini, D. Rusdiana, P. Arifin, M. Barmawi, Properties of GaSb Thin Film Grown on SI-GaAs Substrate Buffered With GaSb and GaAsSb, Annual Physics Seminar, HFI Cabang Bandung, ITB, October 2003. 7. D. Rusdiana, A. Suhandi, S. Karim, Sukirno, M. Budiman, M. Barmawi,

Growth of GaN Thin Film by Pulsed Laser Deposition and Its Application on Ultraviolet Detectors, Proceeding The First Jogya Regional Physics Conference, Yogyakarta, 11 September 2004.

8. S. Karim, D. Rusdiana, A. Suhandi, P. Arifin, Optimasi Efisiensi Sel Surya GaAs dan GaSb Persambungan p/n untuk Komponen Sel Surya Tandem GaAs/GaSb, Proceeding Seminar MIPA IV, Bandung, 6-7 Oktober 2004.

Usulan Penelitian Dana Rutin UPI Tahun Anggaran 2005

PENUMBUHAN LAPISAN SEMIKONDUKTOR DENGAN

TEKNIK SPINCOATING

Peneliti :

Drs. Yuyu R. Tayubi, M.Si. Selly Feranie, S.Pd., M.Si. Dadi Rusdiana, S. Pd., M. Si.

FAKULTAS PENDIDIKAN MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM

IDENTITAS DAN PENGESAHAN PROPOSAL PENELITIAN

PENUMBUHAN LAPISAN SEMIKONDUKTOR DENGAN TEKNIK SPINCOATING

Bidang/ Topik : Bidang fisika murni/ Pengembangan bahan (Program payung Penelitian) semikonduktor untuk divais elektronik dan optoelektronik.

Lama penelitian : 6 bulan

Peneliti Utama : Drs. Yuyu R. Tayubi, M.Si.

Unit Kerja : Jurusan Pendidikan Fisika FPMIPA UPI Alamat Kantor : Jl. Dr. Setiabudhi 229 Bandung

Tlp. 2004548 Biaya Penelitian : Rp. 3.300.000,-

Sumber Dana : DIK UPI 2005

Bandung, 10 Maret 2005 Mengetahui/Menyetujui : Ketua Peneliti, Dekan FPMIPA UPI,

Dr. Sumar Hendayana, M.Sc. Drs. Yuyu R. Tayubi , M.Si. NIP. 130 608 529 NIP. 131 689 853

Menyetujui

Ketua Lembaga Penelitian

Prof.Dr.H.Ishak Abdulhak.M.Pd Nip:130609682