BAB I
PENDAHULUAN
1.1 Latar BelakangPerkembangan teknologi alternatif telah mendorong minat yang besar pada device dan material dengan skala nanometer beberapa tahun terakhir ini. Material berskala nano (nanomaterials) menarik untuk dikaji karena dapat diaplikasikan dalam berbagai bidang, diantaranya bidang elektronik maupun optoelektronik, salah satunya yaitu elektroda konduktif transparan yang merupakan komponen utama dan memegang peranan penting pada aplikasi pelaratan optoelektronik seperti solar sell, light-emitting diodes, layar sentuh, dan
liquid-crystal displays (LCD) (Dinh et al., 2013; Altin et al., 2016).
Material yang secara luas telah digunakan untuk aplikasi perangkat optoelektronik yaitu lapisan tipis Indium tin oxide (ITO), dimana ITO memiliki transparansi dan konduktivitas yang sangat baik. Namun, sifat mekanik ITO yang mudah rapuh, harganya yang mahal, serta fabrikasi ITO yang dilakukan dengan metode sputtering pada lapisan organik akan mengakibatkan kerusakan pada lapisan dibawahnya sehingga ITO tidak dapat diaplikasikan dalam perangkat fleksibel. Oleh karena itu, lapisan tipis kawat nano logam (AgNWs) mulai dikembangkan sebagai kandidat yang berpotensi untuk mengganti lapisan tipis AgNWs. Hal ini dikarenakan dari jenis material logam, perak (Ag) merupakan material dengan sifat konduktivitas listrik dan termal yang tinggi, tidak mudah teroksidasi, serta memiliki transmitansi yang tinggi sehingga material AgNWs cocok digunakan sebagai aplikasi peralatan optoelektronik yang membutuhkan elektroda transparan efisien (Meiss, Riede dan Leo, 2009; He dan Tao, 2013; Song et al., 2014).
Produksi AgNWs dilakukan dengan proses sintesis, proses sintesis AgNWs sangat berpengaruh terhadap ukuran AgNWs yang dihasilkan. Salah satu metode sintesis sederhana yang dapat digunakan untuk memproduksi AgNWs yaitu metode poliol. Metode poliol menggunakan medium minyak (oil bath) dengan spesifikasi khusus sebagai media transfer energi saat proses sintesis dilakukan. Metode poliol mudah mereduksi serbuk AgNO3 menjadi
AgNWs dalam jumlah banyak. Namun, AgNWs yang dihasilkan umumnya masih terdapat partikel-partikel ganda (multi-twinned particles atau MTPs) dari perak. Oleh karena itu, untuk mengurangi jumlah MTPs dilakukan proses pemisahan AgNWs dengan MTPs melalui proses sentrifugasi (Chen et al., 2008; Chang, Lu dan Chou, 2011; Coskun, Aksoy dan Unalan, 2011; Mao et al., 2012).
lapisan tipis. Beberapa metode telah dikembangkan untuk menghasilkan lapisan tipis AgNWs yang konduktif dan transparan, diantaranya adalah spin coating, spray coating, dip coating,
vacum evaporation, brush painting, dan Meyer rod. (He dan Ye, 2015; Ko et al., 2016). Metode vacum evaporation menghasilkan lapisan tipis yang sangat transparan dengan konduktivitas
yang sangat baik, tetapi lapisan tipis yang dihasilkan memiliki morfologi yang tidak teratur dengan kekasaran yang signifikan. Metode drop-casting, menghasilkan lapisan tipis dengan kualitas yang baik untuk aplikasi optoelektronik, seperti sel surya organik. Namun, metode
drop-casting menunjukkan adanya kontak resistansi yang terputus antar AgNWs pada substrat
(Kang et al., 2014; Korte, 2014).
Pembuatan lapisan tipis menggunakan metode spray coating menghasilkan lapisan tipis yang jauh lebih baik, tetapi masih membentuk jaringan yang jarang dan tidak homogen. Metode
brush painting menghasilkan resistansi dan transmitansi dari lapisan tipis bergantung pada
jumlah lapisan yang dilakukan, dimana saat pelapisan dilakukan kerusakan pada lapisan pertama dan sebelumnya sangat rentan terjadi. Metode spin coating belum bisa dilakukan pada substrat yang berukuran besar, sehingga produksi lapisan tipis pada skala besar menggunakan metode ini belum bisa dilakukan. Secara singkat, sebagian besar proses yang diusulkan sejauh ini tidak mudah untuk memproduksi lapisan tipis dalam skala besar (Lee et al., 2013; Kang et
al., 2014).
Pembuatan lapisan tipis AgNWs transparan pada substrat dengan metode Meyer rod mempunyai kelebihan dimana deposisi dilakukan dengan proses yang terukur, sederhana, dan murah, serta dapat meningkatkan kinerja elektroda transparan (Liu dan Yu, 2011). Selain itu, ukuran substrat yang digunakan pada metode Meyer rod bisa lebih besar dan mudah mengontrol ketebalan lapisan tipis. Hasil deposisi dengan menggunakan metode Meyer rod ditentukan dari ukuran wire, tekanan rod pada pemukaan substrat, dan kekentalan dari larutan. Beberapa faktor diatas menjadi salah satu alasan penelitian ini dilakukan. Dalam penelitian ini, akan dilakukan pembuatan lapisan tipis berbasis kawat nano perak (AgNWs) dengan menggunakan metode Meyer rod. Parameter yang akan dikaji yaitu pengaruh konsentrasi larutan AgNWs pada morfologi, transmitansi, dan resistansi lembar (𝑅𝑠) dari lapisan tipis
yang dibuat memiliki transmitansi yang tinggi, dengan nilai resistansi lembar (𝑅𝑠) yang rendah.
1.2 Perumusan Masalah
Rumusan masalah dari penelitian ini adalah:
1. Bagaimana mensintesis AgNWs menggunakan metode poliol?
2. Bagaimana proses pembuatan lapisan tipis AgNWs menggunakan metode Meyer rod? 3. Bagimana pegaruh konsentrasi AgNWs dalam etanol terhadap morfologi, transmitansi, dan
resistansi lembar (𝑅𝑠) dari lapisan tipis AgNWs? 1.3 Batasan Penelitian
Berbagai cara pembuatan lapisan tipis telah banyak dilakukan pada penelitian sebelumnya. Dari kajian yang telah dilakukan, maka penelitian ini akan dibatasi dalam hal berikut:
1. Sintesis AgNWs dilakukan dengan metode poliol dengan etilen glikol (EG) sebagai pelarut,
poly(vinyl pyrrolidone) sebagai caping agent dan penstabil, serta garam CuCl2.2H2O
sebagai agen pengendali.
2. Proses pembuatan lapisan tipis AgNWs dilakukan dengan metode Meyer rod dengan rod nomor #4.
3. Variasi konsentrasi AgNWs dalam etanol untuk lapisan tipis sebesar 8 wt%, 10 wt%, 15wt%, dan 20 wt%.
4. Tidak dilakukan variasi pada ukuran rod dan proses pemanasan lapisan tipis.
5. Karakterisasi lapisan tipis AgNWs dilakukan menggunakan spektrofotometer UV-Vis,
scanning electron microscopy (SEM), dan four point probe (FPP).
1.4 Tujuan Penelitian
Tujuan yang ingin dicapai dalam penelitian ini adalah sebagai berikut:
1. Melakukan sintesis AgNWs dengan metode poliol dan memperoleh hasil berupa koloid AgNWs.
2. Membuat lapisan tipis berbasis AgNWs menggunakan metode Meyer rod dengan variasi konsentrasi AgNWs dalam etanol.
1.5 Hipotesis Penelitian
Beberapa hipotesis yang akan diuji kebenarannya dalam penelitian yang akan dilakukan tentang pembuatan lapisan tipis AgNWs dengan metode Meyer rod yaitu:
1. Sintesis dengan metode poliol menghasilkan koloid AgNWs.
2. Lapisan tipis AgNWs yang di deposisi menggunakan metode Meyer rod dengan variasi konsentrasi akan berpengaruh terhadap morfologi, transmitansi, dan resistansi lembar (𝑅𝑠)
lapisan tipis AgNWs.
3. Lapisan tipis AgNWs yang di hasilkan memiliki resistansi lembar (Rs) yang rendah. Tetapi, hal ini bertolak belakang dengan transmitansi dari lapisan tipis AgNWs yang dihasilkan. Semakin tinggi konsentrasi larutan, maka transmitansi lapisan tipis AgNWs semakin rendah dan sebaliknya.
1.6 Manfaat Penelitian
Penelitian ini diharapkan dapat memberikan informasi terkait pengaruh konsentrasi terhadap morfologi, transmitansi, dan resistansi lembar (Rs) dari lapisan tipis AgNWs yang dideposisi menggunakan metode Meyer rod. Hasil dari penelitian terkait pengaruh konsentrasi terhadap sifat-sifat pada lapisan tipis AgNWs diharapkan bisa menjadi acuan untuk pengembangan pembuatan lapisan tipis secara massal untuk keperluan industri maupun penelitian selanjutnya.
1.7 Sistematika Penulisan
Penulisan skripsi ini dibagi menjadi 6 bab yaitu: pendahuluan, tinjauan pustaka, dasar teori, metode penelitian, hasil dan pembahasan, kesimpulan dan saran, serta dilengkapi daftar pustaka dan lampiran.
Bab I merupakan pendahuluan yang menjelaskan tentang latar belakang dilakukannya penelitian mengenai pembuatan lapisan tipis AgNWs menggunakan metode Meyer rod, serta rumusan masalah, batasan masalah, tujuan penelitian, hipotesis penelitian, manfaat penelitian, dan sistematika dalam penulisan skripsi.
Bab II berisi tinjauan pustaka yang menjelaskan tentang penelitian-penelitian terkait dengan pembuatan lapisan tipis AgNWs menggunakan metode Meyer rod, parameter-parameter yang mempengaruhi proses pembuatan lapisan tipis tersebut, dan kaitannya dengan penelitian yang dilakukan.
Bab IV menjelaskan metode penelitian yang mencakup alat dan bahan, langkah kerja, pengujian sampel, pengolahan data, dan analisis hasil.
Bab V menjelaskan data penelitian dan pembahasan dari hasil penelitian.
Bab VI menjelaskan kesimpulan dari hasil penelitian dan berisi saran untuk penelitian selanjutnya.
