KARAKTERISTIK LASER PULSA Nd:YAG Q-SMART 850 DAN
APLIKASI PLD
SKRIPSI
NOVA PRATIWI BARUS
110801009
DEPARTEMEN FISIKA
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
KARAKTERISTIK LASER PULSA Nd:YAG Q-SMART 850 DAN APLIKASI PLD
SKRIPSI
Diajukan untuk melengkapi tugas dan memenuhi syarat mencapai gelar Sarjana Sains
NOVA PRATIWI BARUS 110801009
DEPARTEMEN FISIKA
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
PERSETUJUAN
Judul : Karakteristik Laser Nd:Yag Q-Smart 850
Dan Aplikasi Pld
Kategori : Skripsi
Nama : Nova Pratiwi Barus
Nim : 110801009
Program Studi : Sarjana (S1) Fisika
Departemen : Fisika
Fakultas : Matematika Dan Ilmu Pengetahuan Alam
Universitas Sumatera Utara
Disetujui di Medan, 12 Agustus 2015
Disetujui oleh :
Departemen Fisika FMIPA USU Pembimbing :
Ketua,
Dr. Marhaposan Situmorang Dr. Bisman Parangin
Angin,M.Eng.Sc
PERNYATAAN
KARAKTERISTIK LASER PULSA Nd:YAG Q-SMART 850 DAN APLIKASI PLD
SKRIPSI
Saya menyatakan bahwa skripsi ini adalah hasil kerja saya sendiri, yang di dalamnya terdapat beberapa kutipan dan ringkasan sebagai referensi yang masing – masing disebutkan sumbernya.
Medan, 12 Agustus 2015
PENGHARGAAN
Kita tahu sekarang, bahwa Allah turut bekerja dalam segala sesuatu untuk mendatangkan kebaikan bagi mereka yang mengasihi Dia, yaitu bagi mereka yang
terpanggil sesuai dengan rencana Allah. (Roma 8 : 28)
Dalam penulisan Tugas Akhir penulis ini karena campur tangan Tuhan melewati banyak proses dengan banyak mendapatkan masukan, arahan dan bantuan dari berbagai pihak. Oleh karena itu penulis banyak mengucapkan terimakasih kepada semua pihak yang terlibat didalam penulisan Tugas Akhir ini.
Ucapan Terimakasih penulis sampaikan kepada :
1. Bapak DR. Bambang Widiyatmoko, M.Eng selaku Kepala Pusat Penelitian
Fisika (P2F) LIPI Kawasan PUSPITEK Serpong , Tanggerang yang telah memberikan izin untuk melaksakan penelitian.
2. Para peneliti di LIPI Serpong, Banten, yang telah banyak membantu saya
diantaranya Ibu DR. Maria M.Suliyanti, M.T yang selaku menjadi pembimbing dosen saya di LIPI selama 3 bulan penelitian. Juga kepada seluruh dosen Group Laser :Pak Isnaeni, Pak Suryadi, Bu Affi, Bu Yuli yang juga membantu penulis selama menyelesaikan penelitian penulis.
3. Bapak Prof. Masno Ginting dan Prof. Pardamean Sebayang dan seluruh
staf/karyawan P2F LIPI Serpong yang tidak dapat saya sebutkan namanya satu per satu, saya mengucapkan terimakasih.
4. Bapak Dr.Bisman Perangin Angin, M.Eng,Sc selaku dosen pembimbing saya
yang telah memberikan banyak masukan, waktu dan pikiran untuk membantu menyelesaikan Tugas akhir saya, saya ucapkan banyak terimakasih.
5. Bapak Dr.Marhaposan Situmorang sebagai Ketua Jurusan Fisika sekaligus
menjadi dosen penguji saya. Dan Bapak Dr. Nasruddin M.N, M.Eng. Sc dan Dr. Takdir Tamba, M.Eng. Sc sebagai dosen penguji yang telah memberi kritik dan saran yang membangun demi skripsi penulis. Serta seluruh dosen, staf/karyawan Departemen Fisika, saya mengucapkan terimakasih.
6. Ayah terkasih A. Barus dan Ibu tercinta D. Pardede dan Keluarga besar saya yang senantiasa mendukung dalam doa dan semangat yang sangat berpengaruh dan menolong bagi penulis disaat-saat sedih atau senang.
7. Prolix 2011 teman – teman seperjuangan selama perkuliahan yang membuat
penulis banyak belajar secara akademis dan moril membangun dan membentuk karakter penulis secara pribadi dan berharap yang terbaik untuk kita semua kedepannya meraih cita – cita bersama Tuhan secara luar biasa.
8. Keluarga Jehovah Jireh (Bg Andes, Desi, Misael dan David) penolong dalam
kehidupan baruku didalan Kristus melalui Kelompok Tumbuh Bersama, mendukung dan mengajar dalam penulisan skripsi ini dalam doa dan pergumulan bersama – sama.
9. Kepada adik-adik Rohani Eva, Lena, Tina dan Junita, Thesa, Sallye,
yang menjadi kuat, dan yakin didalam Dia ada pengharapan didalam Kristus membuat penulis tetap berkomitmen dalam kesibukan penulis untuk tetap bersama-sama kelompok kecil.
10. Kepada teman-teman sepelayanan koordinasi UP FMIPA tahun 2014 dan 2015 yang selalu menompang didalam doa dalam jarak jauh sekalipun penulis mengucapkan terimakasih, kiranya kita semua tetap setia dalam Tuhan.
ABSTRAK
Dalam penelitian ini, dilakukan karakterisasi laser Nd:YAG Q-Smart 850 yaitu pengamatan spektrum panjang gelombang, pengukuran beam profile, dan pengukuran besar energy laser Nd:YAG tersebut. dan dilakukan salah satu aplikasi dari kemampuan laser ini adalah PLD (pulsed laser deposition) dengan melakukan pelapisan alumina pada plat Al dan Silicon Wafer. Pada pengamatan spektrum panjang gelombang menggunakan HR2000, pengukuran beam profile menggunakan sensor CCD dan software Laser Beam Analizer. Dengan dimulai variasi energy laser terendah maka didapati diameter dari berkas laser Nd:YAG yaitu untuk 532 nm sebesar 2,606 mm dan untuk 1064 nm ialah sebesar 2,549 mm. Juga telah dilakukan pengukuran energy laser Nd:YAG dengan menggunakan Energy Meter Coherent.Dan telah berhasil melakukan pelapisan Alumina pada plat Al dan silicon wafer melalui teknik PLD (pulsed laser position) dan dianalisis menggunakan SEM dengan perbesaran hingga 3500 kali juga dibuktikan dari hasil mapping dan point analysis.
CHARACTERISTICS OF LASER PULSE Nd:YAG Q-SMART 850 AND APPLICATION PLD
ABSTRACT
In this research, carried out the characterization of laser Nd:YAG Q-Smart 850 is the observation wavelength spectrum, measurements of beam profile, and a large measurement laser energy Nd:YAG them, and carried out one of the applications of these lasers is the ability of the PLD (pulse laser deposition) by making alumina coating on the plate AL and Silicon Wafer. In observation wavelength spectrum using HR2000, beam profile measurements using CCD sensors and software Laser Beam analyszer. By starting low laser energy variation then found the diameter of the laser beam Nd:YAG is to 532 nm at 2,606 mm and for 1064 nm is of 2,549 mm. It has also been carried out measurements of laser energy Nd:YAG using Coherent. And Energy Meter has been successfully Alumina coating on the plate Al and Silicon Wafer by techniques PLD (pulsed laser position) and analyzed using SEM with a magnification up to 3500 times os also proved from the results of mapping and point analysis.
DAFTAR ISI
BAB 1 Pendahuluan
1.1 Latar Belakang 1
1.2 Rumusan Masalah 2
1.3 Batasan Masalah 2
1.4 Tujuan Penelitian 3
1.5 Manfaat Penelitian 3
1.6 Metode Penelitian 3
1.7 Sistematika Penulisan 4
BAB 2 Tinjauan Pustaka
2.1 Spektrum Elektromagnetik 5
2.2 Laser 6
2.2.1 Proses Terjadinya Laser 6
2.2.1.1 Proses Absorbsi 6
2.2.1.2 Emisi Spontan 7
2.2.1.3 Emisi Stimulasi 8
2.2.2 Kompenen Laser 8
2.2.3 Karakteristik Sinar Laser 9
2.3 Laser Pulsa 10
2.4 Laser ND – YAG 12
2.5 PLD (Pulsed Laser Deposition) 13
2.6 Scanning Electron Microscope (SEM) 17
2.7 Laser Nd-Yag Q-Smart 850 18
2.7.1 Perangkat Sistem Laser Pulsa Nd-Yag Q-Smart 850 18 2.7.2 Sistem Pengoperasian Sistem Laser Pulsa
Nd-Yag Q-Smart 850 26
BAB 3 Metodologi Penelitian
3.1 Tempat dan Waktu Penelitian 27
3.1.1 Tempat Penelitian 27
3.2 Perangkat dan Prosedur Pengamatan Spektrum
Panjang Gelombag Sinar Laser 27
3.2.1 Perangkat Pengamatan Spektrum Panjang
3.2.2 Gelombang Sinar Laser 27
3.2.3 Prosedur Pengamatan Spektrum Sinar Laser 28
3.3 Perangkat dan Prosedur Pengamatan Beam Profiler
Sinar Laser 29
3.3.1 Perangkat Pengamatan Spektrum Beam Profiler
Sinar Laser 29
3.3.2 Prosedur Pengamatan Beam Profil Sinar Laser 30
3.4 Perangkat dan Prosedur Pengukuran Energi Laser 31
3.4.1 Perangkat Pengukuran Energi Laser 31
3.4.2 Prosedur Pengamatan Beam Profil Sinar Laser 32
3.5 Perangkat dan Prosedur Pembuatan Lapisan Tipis
dengan teknik Pulsed Laser Deposition (PLD) 33
3.5.1 Perangkat Pembuatan Lapisan Tipis dengan
teknik Pulsa Laser Deposition (PLD) 33
3.5.2 Prosedur Pembuatan Lapisan Tipis dengan
Teknik Pulsa Laser Deposition (PLD) 36
3.6 Diagram Kerja 39
BAB 4 HASIL DAN PEMBAHASAN
4.1 Hasil Pengamatan Spektrum Panjang Gelombang Laser 40
4.2 Hasil Pegukuran Beam Profile 41
4.3 Hasil Pengukuran Energy Laser Nd-YAG 45
4.4 Hasil Film Tipis 48
BAB 5 KESIMPULAN DAN SARAN
5.1 Kesimpulan 57
5.2 Saran 58
DAFTAR TABEL
Halaman
Tabel 2.1 Jenis – Jenis Karakteristik Laser Pulsa 7
Tabel 4.1 Beam Profilex sinar laser pulsa Nd-YAG
Q-Smart 850 panjang gelombang 532 42
Tabel 4.2 Beam Profilex sinar laser pulsa Nd-YAG
Q-Smart 850 panjang gelombang 1064 nm 44
Tabel 4.3 Pengukuruan energi laser Nd-YAG Q-Smart 850 45
Tabel 4.4 Elemen hasil SEM lapisan alumina pada Al 52
DAFTAR GAMBAR pertumbuhan pada lapisan tipis dengan teknik PLD 15
Gambar 2.9 Pergerakan dari muka plasma terhadap waktu dengan target kaca silica dan laser XeC 16
Gambar 2.10 Model pembangkitan laser-plasma dengan gelombang kejut 16
Gambar 3.2 Diagram blok pengamatan panjang gelombang laser pulsa Nd-YAG Q-smart 850 28
Gambar 3.3 Filter 30
Gambar 3.4 Diagram blog pengamatan beam profilex sinar Laser 31
Gambar 4.1 Spektrum panjang gelombang laser pulsa Nd-YAG Q-smart 850 41
Gambar 4.2 Grafik Pengukuran Energy Laser Nd-Yag panjang gelombang 1064 nm. 47
Gambar 4.3 Grafik Pengukuran Energy Laser Nd-Yag panjang gelombang 532 nm. 48
Gambar 4.4 Target yang digunakan yaitu Alumina setelah irradiasi dengan laser pulsa Nd-YAG q-smart 850 secara repetisi 10 Hz. Target berputar. 49
irradiasi laser Nd:YAG q-smart 850 49
Gambar 4.6 Sample hasil lapisan pada plat Al dan Silicon
Wafer 50
Gambar 4.7 Foto Hasil Pelapisan 50
Gambar 4.8 Hasil SEM Film Alumina pada AL 51
Gambar 4.9 Point Analysis Alumina pada Al 52
Gambar 4.10 Hasil Mapping Alumina pada Al 53
Gambar 4.11 Foto Hasil Pelapisan Pada Plat Silicon Wafer 54
Gambar 4.12 Hasil SEM permukaan lapisan Alumina pada
Silicon wafer 54
Gambar 4.13 Hasil Mapping Alumina pada Silicon wafer 55
