UJI SIFAT LISTRIK DAN SIFAT OPTIK FOTODETEKTOR
BERBASIS FILM TIPIS BST DIDADAH Ta
2O
5SEBAGAI
SENSOR WARNA
INNA NOVIANTY
SEKOLAH PASCASARJANA
INSTITUT PERTANIAN BOGOR
Dengan ini menyatakan bahwa tesis Uji Sifat Listrik dan Sifat Optik Fotodetektor Berbasis Film Tipis BST Didadah Ta2O5 sebagai Sensor Warna adalah karya saya dengan arahan dari komisi pembimbing dan belum diajukan dalam bentuk apapun kepada perguruan tinggi mana pun. Sumber informasi yang berasal atau dikutip dari karya yang diterbitkan maupun yang tidak diterbitkan dari penulis lain telah disebutkan dalam teks dan dicantumkan dalam Daftar Pustaka di bagian akhir tesis ini.
Bogor, Juli 2011 Inna Novianty
ABSTRACT
INNA NOVIANTY. Electrical and Optical Properties of Photodetector Based On BST Thin Film Doped Ta2O5 as Color Sensor. Under direction of IRZAMAN and AKHIRUDDIN MADDU.
Ba0,5Sr0,5TiO3(BST) thin films have been prepared on Si (100) p-type substrates using a chemical solution depotition (CSD) methode, using Ta2O5 (BSTT) with variation of doping content (0%, 2,5%, 5%, 7,5%, and 10%). Chemical Solution Deposition Method (CSD) used the spin coating technique at a speed of around 3000 rpm for 30 seconds. BST thin films annealed at a temperature 850oC, then characterized by spectrophotometer for optical properties characterization, LCR meter for electrical conductivity characterization and Shimadzu-7000 X-ray diffractometer for XRD characterization. The result shows that optical absorption has smaller reflectance with increasing Ta2O5 dopant. This resulted in a decreased refractive index and bandgap energy of BST thin films. From current-voltage (I-V) characterization, we can conclude that BST thin film has a good response to color and light source. Electrical conductivity and dielectric constant value of BST and BSTT thin films are in the range semiconductor materials and electrical conductivity values obtained increased when the higher intensity light is used whereas resistance value could decrease if the light intensity is increased. The addition of tantalum pentaoxide dopant will increases electrical conductivity value of BST and BSTT thin films. X-Ray diffraction showed that BST thin film has a tetragonal crystal structure. Then, SEM-EDX characterization showed that BST thin film with Ta2O5 dopant have been made successfully, we can see that grain size of BST thin film will decrease with increasing Ta2O5 dopant.
MADDU.
Kajian material ferroelektrik semakin banyak dilakukan dan dikembangkan oleh para ilmuwan. Salah satu material ferroelektrik yang banyak dikembangkan adalah Barium Strontium Titanate (BST). Barium Strontium
titanate (BST) thin film banyak diaplikasikan sebagai Non Volatile Memory Device, Dynamic random Acces Memory (DRAM), voltage tunable device, Infra Red (IR), sensor kelembaban, sensor cahaya dan sensor gula. Selain itu, BST thin film dapat diaplikasikan sebagai fotodetektor. Salah satu jenis fotodetektor yang
pernah dibuat adalah ZnSe metal–insulator–semikonductor (MIS). Fotodetektor ini disintesis pada substrat ZnSe yang dilapisi oleh BST (Ba0.25Sr0.75TiO3) dan SiO2. Selain itu terdapat pula fotodetektor berbasis GaN. Fotodetektor ini dibuat dari material yang memiliki energi bandgap yang lebar. Hal ini menyebabkan terbentuknya fotodetektor yang sensitif pada daerah panjang gelombang sinar ultra violet. Hal ini menimbulkan munculnya ide pembuatan fotodetektor berbasis
film tipis BST yang dibuat pada substrat silikon. Fotodetektor ini sensitif pada
daerah panjang gelombang sinar tampak dan infra merah. Sehingga dapat diaplikasikan sebagai sensor warna yang membutuhkan sensor yang peka pada daerah panjang gelombang cahaya tampak.
BST thin film didadah Ta2O5dibuat dengan variasi persentase Ta2O5, yaitu 0%, 2.5%, 5%, 7.5%, 10% dengan metode Chemical Solution Deposition (CSD). Proses penumbuhan film tipis dilakukan dengan menggunakan reaktor spin
coating. Kemudian reaktor spin coating diputar dengan kecepatan 3000 rpm
selama 30 detik. Proses penetesan dilakukan sebanyak 3 kali. Film tipis BST di
annealing pada suhu 850oC selama 15 jam.
menyebabkan meningkatnya donor doping. Hal ini menyebabkan meningkatnya konsentrasi pembawa muatan negatif, sehingga medan listrik internal meningkat, daerah deplesi bertambah besar dan molekul dielektrik akan bertambah besar pula. Peningkatan intensitas yang jatuh pada film tipis meningkatkan arus pada film tipis, akhirnya akan menaikkan konduktivitas listrik film tipis. Secara umum penambahan doping Ta2O5 meningkatkan konduktivitas film tipis akibat doping atom pentavalen menghasilkan banyak elektron pada pita konduksi. Berdasarkan hasil uji konduktivitas, film tipis BST berada pada rentang konduktivitas semikonduktor. Hasil XRD dan SEM-EDX menunjukkan bahwa film tipis BST yang ditumbuhkan diatas substrat silikon berhasil dibuat.
\
© Hak Cipta Milik IPB, tahun 2011
Hak Cipta dilindungi Undang-Undang
Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan atau menyebutkan sumbernya. Pengutipan hanya untuk kepentingan kependidikan, penelitian, penulisan karya ilmiah, penyusunan laporan, penulisan kritik, atau tinjauan suatu masalah; dan pengutipan tersebut tidak merugikan kepentingan yang wajar IPB
UJI SIFAT LISTRIK DAN SIFAT OPTIK FOTODETEKTOR BERBASIS
FILM TIPIS BST DIDADAH Ta2O5SEBAGAI SENSOR WARNA
INNA NOVIANTY
Tesis
Sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar Magister Sains pada
Program Studi Biofisika
SEKOLAH PASCASARJANA INSTITUT PERTANIAN BOGOR
Judul Penelitian : Uji Sifat Listrik dan Sifat Optik Fotodetektor Berbasis Film Tipis BST Didadah Ta2O5sebagai Sensor Warna
Nama : Inna Novianty
NRP : G751090031
Disetujui Komisi Pembimbing
Dr.Ir. Irzaman, M.Si Dr. Akhiruddin Maddu,S.Si, M.Si
Ketua Anggota
Diketahui
Ketua Program Studi Dekan Sekolah Pascasarjana Biofisika
Dr. Agus Kartono, M.Si Dr. Ir. Dahrul Syah, M.Sc.Agr
Tulisan ini saya persembahkan untuk Orang Tua tercinta
PRAKATA
Asslamu’alalikum Wr.Wb
Alhamdulillahi rabbil ‘alamin. Puji syukur kami panjatkan kehadirat Allah SWT karena atas rahmat dan karunia-Nya, penulis dapat menyelesaikan penelitian yang berjudul Uji Sifat Listrik dan Sifat Optik Fotodetektor Berbasis Film Tipis BST Didadah Ta2O5 sebagai Sensor Warna. Penelitian dilaksanakan sejak bulan Novemberr 2010 hingga Mei 2011 di Lab Biofisika Departemen Fisika IPB, Bogor. Penelitian ini sebagai salah satu syarat kelulusan program pascasarjana di Departemen Fisika Sekolah Pascasarjana Institut Pertanian Bogor.
Terima kasih penulis ucapkan kepada bapak Dr. Ir. Irzaman, M.Si dan Dr.Akhiruddin Maddu, S.Si, M.Si selaku komisi pembimbing yang selalu memberikan motivasi dan bantuan selama penulis menjalankan studi dan menyelesaikan penelitian ini. Penghargaan sebesar-besarnya kepada Biro Perencanaan Kerja sama Luar Negeri (BPKLN) Kemendiknas atas Beasiswa Unggulan yang diberikan kepada penulis sehingga penulis mendapatkan bantuan dana pendidikan dan penelitian. Ucapan terima kasih tak terhingga penulis sampaikan kepada Arief Nugroho Nur Prasetyo, Anisah Arienna NP, keluarga kecilku yang senantiasa menemani perjuangan penulis menyelesaikan tesis ini. Ucapan terima kasih penulis sampaikan kepada ibu dan bapak atas kegigihan dan semangat pantang menyerah. Juga kepada keluarga penulis di Bintaro, mama, dan kakak tercinta atas segala kasih sayang, doa dan dukungan. Terima kasih kepada teman-teman mahasiswa Mayor Biofisika Sekolah Pascasarjana IPB, keluarga ketigaku, Mba Weni, Mba Desi, Mba Dila, Mba Ika, Mba Diah, Mba Manda, Nidia, Mba Novi, Rina, Ratih, Weni, Agis, Nur, Bu Irma, Bu Gusni, teman HIMMPAS IPB dan semua pihak yang telah memberikan bantuannya baik secara langsung maupun tidak selama penelitian hingga selesai tesis ini.
Akhir kata, semoga tulisan ini dapat memberikan manfaat untuk kita semua. Kritik dan saran yang membangun sangat penulis harapkan untuk kemajuan aplikasi material yang sedang dikembangkan.
bersaudara. Penulis menempuh pendidikan di SDN Gunung Batu 1 Bogor pada tahun 1992-1998, SLTP N 1 Bogor pada tahun 1998-2001, SMU N 1 Bogor pada tahun 2001-2004 dan pada tahun yang sama penulis diterima sebagai mahasiswa IPB melalui jalur SPMB di jurusan Fisika, Fakultas Matematika dan Ilmu Penegetahuan Alam. Penulis menyelesaikan studi strata satu (S1) pada tahun 2008.
DAFTAR ISI
Halaman
DAFTAR GAMBAR ...xii
DAFTAR TABEL...xiv DAFTAR LAMPIRAN... xv PENDAHULUAN... 1 Latar Belakang... 1 Tujuan Penelitian ... 3 Perumusan Masalah ...3 TINJAUAN PUSTAKA ... 5 Bahan Ferroelektrik...5
Bahan Barium Stronsium Titanat...5
Bahan Pendadah Tantalum Pentaoksida (Ta2O5)...6
Fotodetektor ...9
Kapasitansi dan Dielektrik Bahan ... 12
Sifat Optik ... 14
Difraksi Sinar-X ... 16
Morfologi Lapisan Tipis ... 17
METODOLOGI PENELITIAN ... 19
Tempat dan Waktu Penelitian ...19
Bahan dan Alat...19
Prosedur Penelitian...19
Metode Chemical Solution Deposition (CSD)... 19
Pembuatan Film Tipis ... 19
Persiapan Substrat Si Tipe-p... 20
Pembuatan Larutan BST dan BSTT... 21
Proses Penumbuhan Film Tipis...21
Proses Annealing ... 22
Pembuatan Kontak pada Film Tipis... 22
Karakterisasi Film Tipis...24
Karakterisasi Kuat Arus Tegangan (I-V)... 24
Karakterisasi Sifat Optik Film Tipis ... 24
Karakterisasi Sifat Dielektrik...24
Karakterisasi Konduktivitas Listrik Film Tipis ... 25
Karakterisasi Difraksi Sinar-X (XRD) ... 25
Analisis Difraksi Sinar-X ... 41
Analisis SEM-EDX ... 45
KESIMPULAN DAN SARAN ... 51
Kesimpulan ... 51
Saran ... 52
DAFTAR GAMBAR
Halaman
1 Aplikasi BST berupa RAM... 2
2 Lambang skematis fotodioda ... 2
3 Kurva histerisis... 6
4 Chip kapasitor BST ... 7
5 Struktur Ba0.5Sr0.5TiO3didadah Tantalum Pentaoksida... 9
6 Penampang melintang Fotodioda... 10
7 Keadaan fotodioda persambungan p-n... 10
8 Grafik karakteristik diode ideal silikon... 11
9 Rangkaian pengisi muatan pada kapasitor ... 14
10 Absorpsi optik ... 15
11 Prinsip dasar analisis struktur Kristal menggunakan difraksi sinar-X ... 17
12 Skema Scanning Electron Microscope (SEM) ... 18
13 Hubungan ketebalan film tipis terhadap (a) kecepatan spin coating (b) lama spin coating (c) Exhause volume. (d) exhause volume terhadap keseragaman ketebalan film tipis ... 20
14 Proses spin coating... 23
15 Proses Annealing... 23
16 Prototipe sel Fotovoltaik (BST/Si) tampak atas... 23
17 Rangkaian RC untuk mengukur kapasitansi film tipis... 25
18 (a) Kurva I-V Film tipis BST tanpa doping. (b) Kurva I-V Film tipis BST dengan doping Ta2O52,5%. (c) Kurva I-V Film tipis BST dengan doping Ta2O55%. (d) Kurva I-V Film tipis BST dengan doping Ta2O57,5%. (e) Kurva I-V Film tipis BST dengan doping Ta2O510% ... 29
19 (a) Kurva I-V Film tipis BST tanpa doping. (b) Kurva I-V Film tipis BST dengan doping Ta2O52,5%. (c) Kurva I-V Film tipis BST dengan doping Ta2O55%. (d) Kurva I-V Film tipis BST dengan doping Ta2O57,5%. (e) Kurva I-V Film tipis BST dengan doping Ta2O510% ... 31
20 Kurva Absorbansi Film Tipis BST dengan Doping Ta2O5... 33
21 Kurva Reflektansi Film Tipis BST dengan Doping Ta2O5... 33
22 {ln(R-Rmin)/(Rmax-Rmin)}2sebagai fungsi hƲ dan Plot Tauc untuk Film Tipis BST: (a) Tanpa Doping. (b) Doping 2,5%. (c) Doping 5%. (d) Doping 7,5%. (e) Doping 10%. (f) Hubungan Energi Gap terhadap persen doping Ta2O5... 35
23 Kurva hubungan indeks bias terhadap panjang gelombang... 36
24 (a) Hasil Sinyal Osiloskop BST tanpa doping. (b) Hasil Sinyal Osiloskop BST dengan doping Ta2O52,5%. (c) Hasil Sinyal Osiloskop BST dengan doping Ta2O5 5%. (d) Hasil Sinyal Osiloskop BST dengan doping Ta2O57,5%. (e) Hasil Sinyal Osiloskop BST dengan doping Ta2O510 % ... 39
25 Hubungan variasi doping Ta2O5terhadap konstanta dielektrik ... 40
26 Grafik hubungan konduktivitas listrik terhadap intensitas cahaya... 41 27 Kristalografi Ba0.5Sr0.5TiO3 (a). Murni. (b) Doping Ta2O52,5 %.
(b) doping Ta2O57.5%, (c) doping Ta2O5 10%... 46 32 Hasil EDX film tipis BST:(a) murni, (b) doping Ta2O57.5%,
DAFTAR TABEL
Halaman
Tabel 1 Kapasitansi dan konstanta dielektrik film tipis BST... 40
Tabel 2 Nilai konduktivitas listrik film tipis BST... 41
Tabel 3 Nomor puncak dan orientasi BST/BSTT pada bidang kristal... 43
Tabel 4 Parameter kisi BST dan BSTT struktur tetragonal ... 44
Tabel 5 Ukuran kristal (crystalline size) partikel BST ... 45
Lampiran3 Data dan Perhitungan Konduktivitas Listrik Film Tipis BST
PENDAHULUAN
Latar Belakang
Kajian material ferroelektrik semakin banyak dilakukan dan dikembangkan oleh para ilmuwan. Beberapa material ferroelektrik yang sering digunakan adalah : Barium Strontium Titanate (BST), Lead Zirconium titanate (PZT), Strontium Titanate (STO). Barium Strontium titanate (BST) thin film banyak diaplikasikan sebagai Non Volatile Memory Device, Dynamic random
Acces Memory (DRAM), voltage tunable device, Infra Red (IR), sensor
kelembaban, sensor cahaya dan sensor gula. Karakteristik sifat kelistrikan dan material lapisan tipis BST tergantung pada metode pembuatan film, jenis material doping, suhu annealing, dan ukuran grain. Metode pembuatan BST thin film diantaranya adalah Pulsed Laser Deposition (PLD), Metal organic Solution
Deposition (MOSD), Sol-Gel Process dan RF Magnetron Sputtering. Pada
penelitian ini, akan disintesa film tipis BST (Ba0.5Sr0.5TiO3) menggunakan metode
Chemical Solution Deposition (CSD) (Azizahwati, 2002). Salah satu aplikasi
material ferroelektrik ditunjukkan pada Gambar 1.
Gambar 1. Aplikasi BST berupa RAM
penting pada hampir seluruh sistem listrik-optik dan laser. Fotodetektor menerima cahaya datang dan mengubahnya menjadi respon yang dapat diukur sehinga dibutuhkan pengukuran intensitas atau iradians dari cahaya datang.
Fotodetektor sering digunakan bersama laser pada hampir seluruh aplikasi teknologi laser. Sebagai contoh, fotodetektor digunakan untuk mengukur dan mengontrol daya output laser pada aplikasi kerja logam. Selain itu, fotodetektor dibutuhkan untuk mengukur posisi dan gerak tepi interferensi dalam aplikasi pengukuran jarak. Selain itu, fotodetektor bertugas sebagai penerima dalam komunikasi optik. Fotodetektor dapat menghasilkan respon listrik berupa arus listrik atau tegangan.
Sifat yang dimiliki fotodetektor diantaranya adalah respon yang tinggi pada suatu panjang gelombang untuk dideteksi, nilai noise yg kecil dan kecepatan yang cukup untuk mengikuti variasi sinyal optik yang akan dideteksi.
Gambar 2 menunjukkan lambang skematis fotodioda. Panah yang mengarah ke dalam melambangkan cahaya yang datang. Sumber dan tahanan seri memberikan prategangan balik pada fotodioda. Bila cahaya makin cerah maka arus balik naik. Dalam fotodioda yang lazim arus balik tersebut besarnya sekitar puluhan mikroampere.
Penelitian ini akan membuat film tipis BST yang didadah tantalum dengan berbagai variasi doping. Film tipis yang dihasilkan akan diaplikasikan pada rangkaian elektronik sensor warna terkait dengan kemampuannya menjadi fotodetektor.
Tujuan Penelitian
1. Mensintesis film tipis BST dan film tipis BST didadah Ta2O5 dengan variasi persentase Ta2O5, yaitu 0%, 2.5%, 5%, 7.5%, 10%.
2. Membahas mengenai sifat fotodetektor dari film tipis BST didadah Ta2O5 yang ditumbuhkan dengan metode CSD.
3. Mengamati pengaruh doping Ta2O5 terhadap sifat listrik fotodetektor film tipis. Film tipis BST dan BSTT yang dihasilkan akan di karakterisasi arus-tegangan (I-V), konduktivitas listrik, sifat optik mencakup absorbansi dan reflektansi, indeks bias, energi gap, dan mikrostruktur BST.
Perumusan Masalah
TINJAUAN PUSTAKA
Bahan Ferroelektrik
Ferroelektrik adalah gejala terjadinya perubahan polarisasi listrik secara spontan pada material akibat penerapan medan listrik yang mengakibatkan adanya ketidaksimetrisan struktur kristal pada suatu material ferroelektrik. Ferroelektrifitas merupakan fenomena yang ditunjukkan oleh kristal dengan suatu polarisasi spontan dan efek histerisis yang berkaitan dengan perubahan dielektrik dalam menanggapi penerapan medan listrik. Sifat histerisis dan konstanta dielektrik yang tinggi dapat diaplikasikan pada sel memori Dynamic Random
Acess Memory (DRAM) dengan kapasitas penyimpanan melebihi 1 Gbit seperti
yang ditunjukkan pada Gambar 2. Sifat piezoelektrik dapat digunakan sebagai mikroaktuator dan sensor, sifat polaryzability dapat digunakan sebagai Non
Volatile Ferroelectric Random Acsess Memory (NVRAM), sifat pyroelektrik
dapat diterapkan pada sensor inframerah dan sifat elektrooptik dapat diaplikasikan pada switch termal infra merah (Syafutra, 2008).
Film tipis ferroelektrik merupakan material elektronik yang memiliki sebuah polarisasi listrik dengan adanya medan listrik eksternal, polarisasi ini dapat dihilangkan dengan memberikan medan eksternal yang arahnya berlawanan. Sifat listrik yang ditunjukkan material ini berkaitan dengan sifat listrik mikroskopiknya. Muatan positif dan negatif pada material ini tidak selalu terdistribusi secara simetris. Jika jumlah muatan dikali jarak untuk semua elemen dari sel satuan tidak nol maka sel akan memiliki momen dipol listrik. Momen dipol persatuan volume disebut sebagai polarisasi dielektrik (Syafutra, 2008). Contoh bahan ferroelektrik adalah LiTaO3, BaxSr1-xTiO3, dan turunannya.
Gambar 3. Kurva histerisis
polarisasi dari material dapat dilakukan dengan menggunakan sejumlah medan listrik pada arah yang berlawanan (negatif). Harga dari medan listrik untuk mereduksi nilai polarisasi menjadi nol disebut medan koersif (Ec). Jika medan listrik kemudian dinaikkan kembali, material akan kembali mengalami saturasi, hanya saja bernilai negatif (EF). Putaran kurva akan lengkap jika ,medan listrik dinaikkan lagi dan pada akhirnya akan didapatkan kurva hubungan polarisasi (P) dengan medan koersif (Ec) yang ditunjukkan loop histerisis (Marwan, 2007).
Bahan Barium Stronsium Titanat (BST)
Barium stronsium titanat (BST) adalah film tipis yang berpotensi untuk DRAM dan NVRAM karena memiliki konstanta dielektrik tinggi, kebocoran arus rendah dan tahan terhadap tegangan breakdown yang tinggi pada temperatur Curie. Temperatur Curie pada barium titanat adalah 130oC dan dengan adanya doping stronsium temperatur Curie menurun menjadi suhu kamar dan dapat digunakan pada devais yang memerlukan temperatur kamar. Film tipis BST telah difabrikasi dengan beberapa teknik seperti sputtering, laser ablation, dan sol-gel
process. Kenaikan temperatur annealing akan menaikkan ukuran grain dalam
Gambar 4. Chip kapasitor BST
Berikut Persamaan reaksi barium stronsium titanat (BST):
0,5Ba(CH3COO)2+ 0,5Sr(CH3COO)2+ Ti(C12H28O4) + 22O2→ Ba0,5Sr0,5TiO3+ 17H2O + 16CO2
Film tipis BaxSr1-xTiO3 ( BST ) merupakan material ferroelektrik yang banyak digunakan sebagai FRAM karena memiliki konstanta dielektrik tinggi (εr>> εSiO2) dan kapasitas penyimpanan muatan yang tinggi (high charge storage
capacity) sehingga dapat diaplikasikan sebagai kapasitor (Syafutra, 2008).
Beberapa penelitian juga berpendapat kalau BST memiliki potensi untuk mengganti lapisan tipis SiO2 pada sirkuit MOS di masa depan. Dari penelitian yang telah dilakukan sampai saat ini, lapisan tipis BST biasanya memiliki konstanta dielektrik yang jauh lebih rendah dibandingkan dengan bentuk bulknya. Struktur mikro butir yang baik, tingkat tekanan yang tinggi, kekosongan oksigen, formasi lapisan interfacial, dan oksidasi pada bottom electrode atau Si dipercaya menjadi faktor yang menyebabkan penurunan sifat listrik ini. Film tipis BST dapat dibuat dengan berbagai teknik di antaranya CSD, sputtering, laser ablasi, MOCVD dan proses sol gel.
Bahan Pendadah Tantalum Pentaoksida (Ta2O5)
Pendadah memiliki fungsi untuk merubah parameter kisi, konstanta dielektrik, sifat elektrokimia, sifat elektrooptik dan sifat pyroelektrik dari film tipis. Bahan pendadah material ferroelektrik terbagi menjadi dua jenis yaitu soft
dopant dan hard dopant. Ion soft dopant dapat menghasilkan material
ferroelektrik memiliki koefisien elastisitas yang lebih tinggi, sifat medan koersif yang lebih rendah, faktor kualitas mekanik dan listrik yang lebih rendah. Soft
dopant disebut juga donor dopant karena menyumbang valensi yang berlebih
Tantalum merupakan logam yang memiliki kemiripan sifat-sifat kimia dengan unsur non logam, tantalum lebih banyak ditemui dalam bentuk anion dibandingkan kation. Beberapa persenyawaan yang penting dari tantalum adalah halida dan oksida halida yang bersifat volatil dan mudah terhidrolisis. Beberapa sifat dari tantalum adalah logam mengkilat, titik lelehnya tinggi 2468oC, tahan terhadap asam, dapat larut dalam campuran HNO3-HF, bereaksi lambat dengan leburan NaOH. Ta2O5 merupakan persenyawaan dengan oksigen yang berbentuk serbuk putih dan bersifat inert, tidak larut dengan semua asam kecuali dengan HF pekat serta dapat larut dalam leburan NaOH dan NaHSO4. Persenyawaan halida tantalum adalah pentafluorida, dibuat dari reaksi fluorinasi dari logamnya, merupakan padatan putih volatil, dalam keadaan cair tidak berwarna dan volatil. Persenyawaan halida tantalum yang lain adalah pentaklorida dibuat melalui reaksi klorinasi dari logamnya, merupakan padatan kuning, terhidrolisis menjadi hidrat oksida (Darjito, 2002). Penambahan sedikit pendadah dapat menjadikan perubahan parameter kisi, konstanta dielektrik, sifat kimia, sifat elektro-optik dan sifat pyroelektrik dari keramik pada film tipis. Penambahan tantalum pentaoksida akan mendapatkan bahan pyroelektrik bersifat menyerupai semikonduktor tipe-n (Darjito, 2002). Gambar 5 menunjukkan atom tantalum menggantikan atom titanium pada struktur BST (Darjito, 2002). Berat molekul tantalum pentaoksida lebih besar dibandingkan BST (barium stronsium titanat) besarnya berat bahan pendadah memungkinkan ketika proses annealing dilakukan pada temperatur tinggi bahan pendadah tidak mengalami penguapan. Pada
annealing dengan temperatur tinggi dapat mengakibatkan film tipis BST yang
Gambar 5. Struktur Ba0.5Sr0.5TiO3didadah Tantalum Pentaoksida
Fotodetektor
Fotodetektor terdiri dari beberapa jenis diantaranya devais tabung vakum, fotodioda semikonduktor, devais fotokonduktif semikonduktor dan termokopel. Aplikasi Film tipis BST sebagai fotodetektor dapat berupa devais fotodioda dan fotokonduktiv. Dioda adalah sambungan p-n yang berfungsi terutama sebagai penyearah. Bahan tipe-p akan menjadi sisi katoda sedangkan bahan tipe-n akan menjadi anoda. Bergantung pada polaritas tegangan yang diberikan kepadanya, diode bisa berlaku sebagai sebuah saklar tertutup (apabila bagian anode mendapatkan tegangan positif sedangkan katodenya mendapatkan tegangan negatif) dan berlaku sebagai saklar terbuka (apabila bagian anode mendapatkan tegangan negative sedangkan katode mendapatkan tegangan positif). Kondisi tersebut terjadi hanya pada diode ideal. Pada diode faktual (riil), perlu tegangan lebih besar dari 0,7V (untuk diode yang terbuat dari bahan silikon). Tegangan sebesar 0,7V ini disebut sebagai tegangan halang (barrier voltage). Diode yang terbuat dari bahan Germanium memiliki tegangan halang kira-kira 0,3V (Syafutra, 2007)
terstimulus. Jika energi cahaya lebih besar dari pada energy bandgap (Eg), elektron akan pindah ke pita konduksi, dan meninggalkan hole pada pita valensi. Pada Gambar 6 terlihat pasangan elektron-hole terjadi pada p dan
lapisan-n. Di dalam lapisan deplesi medan listrik mempercepat elektron-elektron ini
menuju lapisan-n dan hole menuju lapisan-p. Pasangan elektron-hole dihasilkan di dalam lapisan-n, bersamaan dengan elektron yang datang dari lapisan-p sama-sama akan menuju pita konduksi di sebelah kiri. Pada saat itu juga hole didifusikan melewati lapisan deplesi dan akan dipercepat, kemudian hole ini akan dikumpulkan pada pita valensi lapisan-p. Pasangan elektron-hole yang dihasilkan sebanding dengan cahaya yang diterima oleh lapisan-p dan lapisan-n. Muatan positif dihasilkan pada lapisan-p dan muatan negatif pada lapisan-n. Jika lapisan-p dan lapisan-n dihubungkan dengan rangkaian luar, elektron akan mengalir dari lapisan-n dan hole akan mengalir dari lapisan-p seperti pada Gambar 7 .
Gambar 6. Penampang melintang Fotodioda.
Gambar 8. Grafik karakteristik
Grafik karakteristik diode ideal silikon ditunjukkan pada Gambar 8. Karakteristik diode menggambarkan perilaku diode ketika diberi panjar maju dan panjar mundur. Grafik ini digambarkan dengan sumbu
tegangan dan sumbu-Y sebagai arus listrik yang muncul. Pada saat tegangan panjar maju (
listrik yang dihasilkan cukup kecil. Hal ini disebabkan karena adanya lapisan penghalang (depletion layer)
pajar maju lebih dari 0,6 V, arus yang mengalir bertambah besar. Hal itu terjadi karena hambatan pada diode sambungan menjadi kecil.
tegangan potensial sisi P lebih besar dari sisi N, bergerak mengisi hole di sisi P.
terbentuk hole pada sisi N karena ditinggal elektron. Ini disebut aliran menuju N. Jika mengunakan terminologi arus listrik, maka di
listrik dari sisi P ke sisi N.
Pada saat diberi panjar mundur (
kecil dan dapat diabaikan. Pada saat terjadi panjar mundur, lapisan penghalang bertambah lebar. Dengan bertambah lebarnya lap
akan sukar mengalir. Hanya arus listrik yang nilainya kecil yang disebabkan oleh ikatan yang putus pada masing
listrik ini disebut arus bocor.
semakin banyak arus bocor yang akhirnya dapat merusak sambungan p Tegangan ini disebut breakdown voltage
diode yang terbuat dari silikon memiliki nilai I
pada orde 10-10A . Nilai ini tidak bisa dibaca pada alat ukur yang biasa dipakai Gambar 8. Grafik karakteristik diode ideal silikon
Grafik karakteristik diode ideal silikon ditunjukkan pada Gambar 8. Karakteristik diode menggambarkan perilaku diode ketika diberi panjar maju dan panjar mundur. Grafik ini digambarkan dengan sumbu –X sebagai fungsi
Y sebagai arus listrik yang muncul.
Pada saat tegangan panjar maju (forward bias) kurang dari 0,6 V, maka arus listrik yang dihasilkan cukup kecil. Hal ini disebabkan karena adanya lapisan
depletion layer) sehingga hambatan cukup besar. Saat tegangan
pajar maju lebih dari 0,6 V, arus yang mengalir bertambah besar. Hal itu terjadi karena hambatan pada diode sambungan menjadi kecil. Pada saat panjar maju,
P lebih besar dari sisi N, sehingga elektron dari sisi N di sisi P. Jika elektron mengisi hole disisi P, maka akan pada sisi N karena ditinggal elektron. Ini disebut aliran
mengunakan terminologi arus listrik, maka dikatakan terjadi aliran listrik dari sisi P ke sisi N.
Pada saat diberi panjar mundur ( reverse bias), arus yang mengalir sangat kecil dan dapat diabaikan. Pada saat terjadi panjar mundur, lapisan penghalang bertambah lebar. Dengan bertambah lebarnya lapisan penghalang ini, arus listrik akan sukar mengalir. Hanya arus listrik yang nilainya kecil yang disebabkan oleh ikatan yang putus pada masing-masing semikonduktor saja yang muncul. Arus listrik ini disebut arus bocor. Apabila tegangan panjar mundur diperbesar akan semakin banyak arus bocor yang akhirnya dapat merusak sambungan p
breakdown voltage atau tegangan rusak. Kenyataannya,
Dimana IS adalah arus saturasi, n adalah koefisien emisi, dan V
termal. iD dan vD adalah nilai arus listrik dan tegangan yang diplotkan pada Gambar 8. Koefisien emisi menunjukkan jumlah rekombinasi elektron dan hole di daerah deplesi, yang cenderung menurunkan arus listrik. Untuk diode yang diskrit, nilai n 2. Untuk diode sirkuit teri
berbeda dikarenakan pada diode sirkuit terintegrasi dibuat sebagai transistor bipolar yang kolektornya terhubung ke basis.
ditunjukkan oleh Persamaan Dimana k adalah konstanta B muatan elektron. Nilai V berdasarkan persamaan
iD.
Pada saat terjadi tegangan panjar mundur ( terlihat pada Gambar 8,
Arus listrik yang muncul adalah konstanta ( Sedangkan daerah breakdown reverse
Shockley.
Pada saat terjadi panjar maju (
besar karena tegangan termal sangat kecil, sehingga pengurangan 1 pada persamaan 1 dapat diabaikan dan arus listrik diode
Persamaan 3.
Kapasitansi dan Dielektrik Bahan
Kapasitansi adalah kemampuan penyimpanan muatan untuk suatu perbedaan potensial tertentu. Satuan dari kapsitansi adalah coulomb per volt, yang disebut adalah arus saturasi, n adalah koefisien emisi, dan VTadalah tegangan adalah nilai arus listrik dan tegangan yang diplotkan pada Gambar 8. Koefisien emisi menunjukkan jumlah rekombinasi elektron dan hole di daerah deplesi, yang cenderung menurunkan arus listrik. Untuk diode yang
2. Untuk diode sirkuit terintegrasi, nilai n 1. Nilai n ya berbeda dikarenakan pada diode sirkuit terintegrasi dibuat sebagai transistor bipolar yang kolektornya terhubung ke basis. Sedangkan tegangan termal
ersamaan 2 :
Dimana k adalah konstanta Boltzmann, T adalah temperatur Kelvin, dan q adalah muatan elektron. Nilai VT meningkat seiring dengan meningkatnya T, sehingga berdasarkan persamaan 1 , meningkatnya T akan menyebabkan menurunnya nilai Pada saat terjadi tegangan panjar mundur ( reverse bias) seperti yang terlihat pada Gambar 8, nilai eksponensial pada persamaan diode dapat diabaikan.
rus listrik yang muncul adalah konstanta (negatif) arus listrik reverse
breakdown reverse tidak dimodelkan oleh persamaan
saat terjadi panjar maju (forward bias ), nilai eksponesial sangat besar karena tegangan termal sangat kecil, sehingga pengurangan 1 pada dapat diabaikan dan arus listrik diode panjar maju mendekati
Kapasitansi dan Dielektrik Bahan
Kapasitansi adalah kemampuan penyimpanan muatan untuk suatu perbedaan potensial tertentu. Satuan dari kapsitansi adalah coulomb per volt, yang disebut (1) adalah tegangan adalah nilai arus listrik dan tegangan yang diplotkan pada Gambar 8. Koefisien emisi menunjukkan jumlah rekombinasi elektron dan hole di daerah deplesi, yang cenderung menurunkan arus listrik. Untuk diode yang 1. Nilai n yang berbeda dikarenakan pada diode sirkuit terintegrasi dibuat sebagai transistor egangan termal (2) oltzmann, T adalah temperatur Kelvin, dan q adalah meningkat seiring dengan meningkatnya T, sehingga , meningkatnya T akan menyebabkan menurunnya nilai seperti yang samaan diode dapat diabaikan.
reverse -IS. tidak dimodelkan oleh persamaan diode
), nilai eksponesial sangat besar karena tegangan termal sangat kecil, sehingga pengurangan 1 pada panjar maju mendekati (3)
farad (F). Besarnya kapasitansi kapasitor tidak bergantung dari V dan Q, tetapi bergantung pada bentuk geometri dan dielektrik bahan kapasitor. Seperti pada Persamaan 4 :
= (4) Dengan C kapasitansi kapasitor, ε konstanta dielektrik bahan, εo permitivitas ruang hampa (8,85 x 10-12 C2 m-2 N-1), d jarak antara dua plat (m), A luas penampang plat (m2).
Suatu material isolator, seperti kaca, kertas atau kayu disebut dielektrik. Ketika ruang di antara dua konduktor pada suatu kapasitor diisi dielektrik, kapasitansi naik sebanding dengan faktor k yang merupakan karaktristik dielektrik dan disebut konstanta dielektrik. Kenaikan kapasitansi ini disebabkan oleh melemahnya medan listrik di antara keping kapasitor akibat adanya bahan dielektrik. Dengan demikian, untuk jumlah muatan tertentu pada keping kapasitor, perbedaan potensial menjadi lebih kecil dan rasio Q/V bertambah besar (Tippler, 1991). Ketika suatu dielektrik diletakkan antara keping-keping kapasitor, medan listrik dari kapasitor mempolarisasikan molekul-molekul dielektrik. Hasilnya adalah terdapat suatu muatan terikat pada permukaan dielektrik yang menghasilkan medan listrik yang berlawanan dengan medan listrik luar. Dengan demikian, medan listrik antara keping-keping kapasitor akan menjadi lemah (Tippler, 1991). Proses pengisian kapasitor pada Gambar 9 dapat dijelaskan sebagai berikut. Pada saat saklar ditutup pada saat t = 0. Muatan mulai mengalir melalui resistor dan menuju plat positip kapasitor. Jika muatan pada kapasitor pada beberapa saat adalah Q dan arus rangkaian adalah I, aturan simpal Kirchoff memberikan
− − = 0 (5) atau
− − = 0 (6) Dalam rangkaian ini, arus sama dengan laju di mana muatan pada kapasitor meningkat :
Gambar 9. Rangkaian pengisi muatan pada kapasitor
Subtitusikan persamaan 6 ke 7 :
= + (8) Pada saat t = 0, muatan pada kapsitor nol dan arusnya I0= / R . Muatan akan bertambah sedangkan arus berkurang, seperti tampak pada Persamaan 6. Muatan mencapai maksimum Qf= C ketika arus I sama dengan nol. Persamaan 8 diubah menjadi bentuk :
= - Q (9) Time konstan atau konstanta waktu merupakan waktu yang dibutuhkan untuk berkurang menjadi 1/e dari nilai awalnya dan disimbolkan τ dan dirumuskan sebagai τ = RC . Pada kapasitor, muatan disimpan dalam material dielektrik yang mudah terpolarisasi dan mempunyai tahanan listrik yang tinggi (sekitar 1011) untuk mencegah aliran muatan diantara plat kapasitor. Gambar memperlihatkan rangkaian RC untuk pengisian muatan dan tegangan yang ada pada kapasitor diperoleh :
( )= ( ) = 1 − / (10)
Sifat Optik
Gambar 10. Absorpsi Optik
bandgap maka terjadi proses (a), jika energi foton lebih besar dari pada energi bandgap maka terjadi proses (b) di mana pada peristiwa ini terdapat tambahan energi panas sebesar (hv =Eg), jika material semikonduktor terdapat ketidakmurnian maka akan terdapat pita donor dan dapat terjadi transisi seperti pada proses (c). Pada proses (a) dan (b) dinamakan transisi intrinsik (transisi band
to band) (Sze et al., 2007).
Absorbansi merupakan kebalikan dari transmitansi, yaitu fraksi radiasi datang yang diserap oleh medium, dinyatakan oleh:
= log = log = − ln (11) Koefisien absorpsi α adalah fraksi radiasi yang diserap dalam satuan jarak yang dilalui dan merupakan karakteristik medium tertentu dan panjang gelombang tertentu. Absorpsi foton bergantung pada sifat bahan semikonduktor dan panjang gelombang cahaya yang datang. Arus yang dihasilkan oleh sebuah sel surya bergantung pada panjang gelombang cahaya yang datang. Hal ini merupakan karakteristik dari bahan semikonduktor dan dinyatakan pada persamaan:
= (12) Absorpsi A merupakan karakteristik bahan. Berdasarkan Persamaan 8 dan Persamaan 9, hubungan transmitansi dan koefisien absorpsi sebagai panjang gelombang dapat dinyatakan sebagai berikut :
= ln (%) (13) Absorpsi material semikonduktor menyebabkan terjadinya eksitasi elektron dari pita valensi ke pita konduksi. Transisi pada material semikonduktor dapat dituliskan dengan persamaan :
ditransmisikan dan sebagian lagi akan direfleksikan oleh film tipis tersebut. Pengukuran transmisi dan refleksi dapat digunakan untuk memperoleh data band
edge, koefisien serapan optik, energi gap, indeks bias dan sebagainya. Hubungan
antara reflektivitas dan indeks bias film tipis sesuai dengan persamaan 15. (Nussbaum et al. 1976) =
√ =
√ + √ =− 1
1 + √ =−
√ = 1+ 1− √√ (15) Difraksi Sinar-XZat padat dibedakan menjadi 2 kategori yaitu kristal dan amorf. Kristal dibentuk oleh ion-ion, atom-atom dan molekul-molekul yang kemudian tersusun menjadi pola tiga dimensional yang teratur dan terulang. Jenis kristal mempunyai keteraturan dengan jangkauan yang panjang dalam susunan partikel pembangunnya. Sedangkan amorf strukturnya memiliki keteraturan dengan jangkauan yang pendek.
Gambar 11. Prinsip dasar analisis struktur kristal menggunakan difraksi sinar-X Sinar-X merupakan radiasi elektromagnet energi tinggi. Sinar-X mempunyai panjang gelombang antara 0.01 nm sampai 1.15 pm. Panjang gelombang tersebut berada pada range jarak antar atom dalam sistem kristal. Oleh karena itu sinar-X dapat digunakan untuk memahami struktur dari bahan (Beiser,1987).
Berdasarkan hukum braggs difraksi sinar-X terjadi pada dengan ketentuan:
2 = (16)
dengan d = jarak antar atom, λ = Panjang gelombang sinar- X, θ = Sudut difraksi.
Hasil difraksi maksimum dan minimum dari sinar-X selanjutnya ditangkap oleh detektor dalam bentuk cps ( counter per second ). Puncak puncak terdeteksi untuk sudut tertentu berkaitan dengan indek Miler (hkl). Jarak bidang dan hkl pada kristal kubik dirumuskan:
= (17)
Prinsip kerja penentuan karakteristik bahan khususnya struktur kristal menggunakan sinar-X diperlihatkan pada Gambar 11.
Morfologi Lapisan Tipis
Scanning Electron Microscope (SEM) adalah salah satu tipe mikroskop
komposisi dengan kecepatan tinggi, kekasaran permukaan, porositas, distribusi ukuran partikel, homogenitas material atau untuk studi lingkungan tentang masalah sensitifitas material.
Teknik SEM dapat digabungkan dengan teknik EDX (Energy Dispersive
X-ray Spectrometry). Teknik EDX digunakan untuk mengetahui berbagai
kandungan unsur kimia dalam sampel dengan cara menangkap dan mengolah sinyal fluoresensi sinar-X yang dipancarkan untuk suatu volume kecil di permukaan sampel.
METODOLOGI PENELITIAN
Tempat dan Waktu Penelitian
Penelitian ini dilakukan di Laboratorium Material Departemen Fisika IPB dari Bulan November 2010 sampai dengan bulan Mei 2011.
Bahan dan Alat
Alat yang digunakan pada penelitian ini adalah neraca analitik, reaktor spin
coating, mortal, pipet, gelas ukur iwaki 10ml, pinset, gunting, spatula, stop watch,
tabung reaksi, sarung tangan karet, cawan petritis, tissue, isolasi, dan blower PT310AC, spektrofotometer, x ray difractometer.
Bahan yang digunakan dalam penelitian ini adalah bubuk Barium Asetat [Ba(CH3COO)2, 99%], Stronsium Asetat [Sr(CH3COO)2, 99%], Titanium Isopropoksida [Ti(C12O4H28), 99.999%], Tantalum Pentaoksida [(Ta2O5)], pelarut 2- metoksietanol [H3COCH2CH2OH, 99%], substrat Si (100) tipe-p.
Prosedur Penelitian
Metode Chemical Solution Deposition (CSD)
Metode Chemical Solution Deposition (CSD) merupakan cara pembuatan film dengan pendeposisian larutan kimia diatas substrat dan dipreparasi dengan
spin coating pada kecepatan tertentu.
Proses spin coating banyak digunakan untuk pembuatan film tipis. Prosesnya yaitu dengan mendeposisikan larutan di tengah substrat dan kemudian substrat diputar dengan kecepatan tinggi (biasanya 3000 rpm). Percepatan sentripetal akan menyebabkan larutan menyebar pada permukaan substrat dan terbentuklah film tipis. Ketebalan film tipis dan sifat lainnya bergantung pada sifat alami larutan ( viskositas, laju pengeringan, persentase padatan, tegangan permukaan) dan parameter yang dipilih pada proses spin coating. Faktor seperti berkontribusi terhadap sifat lapisan film. Proses spin coating terdiri dari menyiapkan larutan, pendeposisian di permukaan substrat, pemutaran spin
coating, penghilangan pelarut. Secara khusus kecepatan spin akan berpengaruh
Gambar 13. Hubungan ketebalan film tipis terhadap (a) kecepatan spin coating (b) lama
spin coating (c) Exhause volume. (d) exhause volume terhadap keseragaman
ketebalan film tipis.
adalah 1 µm -200 µm. Untuk film yang lebih tebal dibutuhkan material berviskositas tinggi, kecepatan putar rendah, dan waktu putar yang lebih pendek. Perubahan variasi spin ± 50 rpm akan menyebabkan ketebalan berubah kira-kira 10%. Ketebalan film sebagian besar sebanding dengan gaya yang diberikan untuk meratakan larutan pada substrat dan laju pengeringan yang mempengaruhi viskositas larutan. Gambar 13 adalah grafik yang menggambarkan trend untuk variasi parameter proses. Ketebalan film tipis akan berbanding terbalik dengan kecepatan dan waktu spin. Ketebalan film akan sebanding dengan volume gas buang hasil putaran dan berbanding terbalik dengan keseragaman ketebalan film tipis. Dalam prakteknya, alat spin coating memiliki beberapa kelebihan yaitu tebal lapisan dapat diatur, biaya relatif murah, mudah dalam pembuatan, menggunakan material dan peralatan sederhana (Syafutra, 2008).
Pembuatan Film Tipis Persiapan Substrat Si Tipe-p
aseton Pro Analysis selama 10 menit lalu diangkat dan disonikasi selama 10menit. Substrat ini kemudian direndam dalam deionezed water. Selanjutnya, substrat dimasukkan kedalam larutan Metanol Pro Analysis selama 10 menit kemudian diangkat dan digetarkan dengan ultrasonic selama 10 menit. Substrat ini direndam lagi dengan deionezed water. Kemudian diangkat dan dicelupkan dalam campuran larutan HF dan dye water (perbandingan 1:5) sambil digetarkan selama 1 menit. Substrat ini diangkat, kemudian direndam kembali dan digetarkan dalam dye water selama 10 menit.
Pembuatan Larutan BST dan BSTT
Film tipis BaSrTiO3 yang ditumbuhkan di atas substrat Si tipe-p menggunakan metode CSD dibuat dengan cara barium asetat [Ba(CH3COO)2, 99%] + stronsium asetat [Sr(CH3COO)2, 99%] + titanium isopropoksida [Ti(C12O4H28), 99.99%]+bahan pendadah sebagai precursor dan 2-metoksietanol [H3COOCH2CH2OH, 99.9%] sebagai bahan pelarut. Dalam penelitian ini digunakan fraksi molar untuk Ba sebesar 0,5 dan fraksi molar untuk Sr sebesar 0,5. Untuk pembuatan larutan BSTT, metode CSD yang digunakan sama seperti pada pembuatan larutan BST. Hanya saja pada BSTT ditambahkan bubuk tantalum pentaoksida (Ta2O5) sebanyak 0%, 2.5%, 5%, 7.5% dan 10 % dari BST yang terbentuk. Masing-masing variasi doping dilakukan ulangan sebanyak lima kali. Sehingga jumlah seluruh sampel adalah 25 buah. Untuk mendapatkan komposisi yang sesuai dengan yang diharapkan, bahan-bahan tersebut ditimbang dengan menggunakan neraca analitik sebelum dilakukan pencampuran. Setelah bahan-bahan dicampur, larutan dikocok selama 1 jam dengan menggunakan
Bransonic 2510 agar larutan yang terbentuk homogen.
Proses Penumbuhan Film Tipis
Proses penumbuhan film tipis dilakukan dengan menggunakan reaktor spin
coating. Substrat silikon type-p yang telah dicuci siap dilakukan penumbuhan film
menggunakan pinset dan kemudian dipanaskan di atas hot plate selama 1 jam untuk menguapkan sisa pelarut yang masih ada. Proses selanjutnya adalah
annealing yang bertujuan mendifusikan larutan BST dan atau BSTT dengan
substrat serta pembentukan struktur kristal. Proses spin coating dapat dilihat pada Gambar 14.
Proses Annealing
Proses selanjutnya adalah proses annealing. Proses ini bertujuan untuk mendifusikan larutan BST dan BTST pada substrat. Proses annealing pada suhu yang berbeda akan menghasilkan karakterisasi film tipis yang berbeda dalam hal struktur Kristal, ketebalan dan ukuran butir. Substrat type-p yang telah ditumbuhi lapisan tipis BST dan atau BSTT (0%, 2.5%, 5%, 7.5%, 10%) kemudian dilakukan proses annealing (pemanasan) pada suhu 850°C untuk substrat silikon tipe-p. Masing-masing dilakukan selama 15 jam penahanan. Proses annealing dilakukan secara bertahap, dimulai dari suhu ruang kemudian dinaikkan hingga suhu annealing yang diinginkan dengan kenaikan suhu pemanasan 1,7 °C/menit. Setelah mencapai suhu annealing yang diinginkan selama 8.5 jam, suhu ini ditahan konstan selama 15 jam. Selanjutnya dilakukan furnace cooling sampai didapatkan kembali suhu ruang. Penelitian ini menggunakan furnace model Vulcan 3-310. Proses annealing dapat dilihat pada Gambar 15.
Pembuatan Kontak Pada Film Tipis
mudah. Kemudian dilakukan penyolderan kawat tembaga dengan memakai bahan pasta perak pada kontak. Gambar dari film tipis yang telah diberi kontak dan hider ditunjukkan oleh Gambar 16.
Gambar 14. Proses spin coating
Gambar 15. Proses annealing
Gambar 16. Prototipe BST/Si tampak atas
sifat dominan dari film tipis BST. Sifat yang mungkin diperoleh adalah diode, fotodiode, resistor atau fotoresistor. Pengukuran arus tegangan film tipis menggunakan Keithley’s SourceMeter family Model 2400 pada dua kondisi yaitu pada kondisi gelap dan kondisi terang yang disinari lampu 3000 Lux untuk semua kombinasi kontak pada film yang sama. Tegangan pencatu yang diberikan pada film tipis adalah -20 V sampai + 20 V dengan kenaikan 0,2 V. Selain itu, karakterisasi arus tegangan dilakukan dengan bantuan filter warna. Filter warna yang digunakan adalah filter merah, biru, hijau dan kuning. Hal ini dilakukan untuk melihat senstivitas BST jika nanti diaplikasikan sebagai sensor warna.
Hasil pengukuran berupa kurva hubungan antara arus dan tegangan. Dari data tersebut dibuat hubungan antara tegangan dan arus menggunakan Microsoft
Excell.
Karakterisasi Sifat Optik Film Tipis
Karakterisasi sifat optik film tipis bertujuan untuk melihat spektrum absorbansi dan reflektansi film tipis sehingga dapat ditentukan sumber cahaya yang akan digunakan saat film tipis BST dijadikan sensor. Karakterisasi ini dilakukan di Laboratorium Biofisika IPB. Karakterisasi ini menggunakan Spektrofotometer VIS-NIR Ocean Optics USB 1000. Spektrofotometer ini menggunakan serat optik dan sumber cahaya yang digunakan mempunyai rentang dari 339 nm-1022 nm dengan metode refleksi. Kurva yang diperoleh berupa kurva absorbansi terhadap panjang gelombang dan kurva reflektansi terhadap panjang gelombang. Dari kurva tersebut dapat dianalisis sifat optik dari film tipis.
Karakterisasi Sifat Dielektrik
Gambar 17. Rangkaian RC untuk mengukur kapasitansi film tipis
kapasitor. Rangkaian yang digunakan adalah rangkaian RC seperti pada gambar 17. Dari rangkaian pengukuran ini akan diperoleh waktu pengosongan dan waktu pengisian.Waktu pengisian terjadi ketika t = RC sehingga diperoleh nilai kapasitansi. Setelah diperoleh nilai kapasitansi, nilai konstanta dielektrik dapat diperoleh dari persamaan 4.
Karakterisasi Konduktivitas Listrik Film Tipis
Konduktivitas film tipis diukur dengan menggunakan LCR meter. Dari hasil pengukuran ini akan diperoleh nilai konduktansi (G). Setelah itu dapat diperoleh nilai resistansi dari persamaan R = 1/G. Sedangkan nilai konduktivitas dapat berbanding terbalik dengan nilai resistivitas. Konduktivitas listrik film tipis diukur dalam berbagai variasi yaitu pada kondisi gelap (0Lux), sedangkan kondisi terang dengan intensitas cahaya 250 Lux, 500 Lux, 750 Lux, dan 1000 Lux. Data konduktansi ini digunakan untuk menghitung nilai konduktivitas listrik film tipis. Data yg diperoleh akan dibandingkan dengan literatur mengenai nilai konduktivitas bahan konduktor, semikonduktor atau isolator.
Karakterisasi Difraksi Sinar-X (XRD)
Karakterisasi difraksi sinar-X dilakukan untuk mengetahui parameter kisi, struktur kristal dan derajat kekristalan dalam suatu sampel atau bahan Oleh karena itu, dilakukan karakterisasi difraksi sinar-X lapisan tipis BST dan BSTT menggunakan X – Ray Diffractometer ( Shimadzu XRD-7000).
Difraktometer ini menggunakan sumber Cu dengan tegangan 30 kV, arus 30 mA dan panjang gelombang, λ = 1,540 Ǻ. Pada penelitian ini dilakukan pengambilan data pola difraksi dengan cara kontinyu pada daerah sudut hamburan ( 2 ) dari 10o– 70o.
3. Diperoleh hasil berupa hubungan antara sudut difraksi 2 dan intensitas sinar-X yang dipantulkan.
Karakterisasi Scanning Electron Microscope (SEM)
Karakterisasi dengan SEM dilakukan untuk studi morfologi, analisis komposisi dengan kecepatan tinggi, kekasaran permukaan, porositas, distribusi ukuran partikel, homogenitas material atau untuk studi lingkungan tentang masalah sensitifitas material.
Sampel yang telah dilapisi diamati menggunakan SEM dengan tegangan dan perbesaran tertentu. Perbesaran yang dipakai pada pengukuran ini adalah 30.000-40.000 kali. Teknik SEM dapat digabungkan dengan teknik EDX (Energy
Dispersive X-ray Spectrometry). Teknik EDX digunakan untuk mengetahui
HASIL DAN PEMBAHASAN
Analisis Arus-Tegangan Film Tipis
Karakterisasi arus-tegangan digunakan untuk menentukan sifat film tipis BST. Pengukuran arus dan tegangan film tipis menggunakan alat I-V meter dan dilakukan pada kondisi gelap dan terang. Pengukuran ini dilakukan pada semua variasi kontak yang telah dibuat.
Hasil karakterisasi film tipis menghasilkan kurva hubungan arus-tegangan yang mirip karakteristik kurva dioda. Hal ini menunjukkan bahwa film tipis BST murni maupun BST yang didoping oleh tantalum pentaoksida memiliki sifat dioda. Film tipis yang dibuat merupakan persambungan antara dua buah semikonduktor. Silikon yang digunakan merupakan semikonduktor tipe–p, sedangkan film tipis BST dan BSTT merupakan semikonduktor tipe-n. Persambungan semikonduktor tipe-p dan tipe-n dikenal sebagai p-n junction ( J.A Blackburn, 2001). Dengan adanya p-n junction, maka karakteristik dari film tipis yang dibuat sama dengan karakteristik dari dioda yang merupakan gabungan antara dua elektroda yaitu anoda dan katoda ( P.A Tippler, 1991).
(a) (b) (c) -600 -400 -200 0 200 -30 -20 -10 0 10 20 30 Tegangan (Volt) Arus (μA) Terang Gelap -800 -600 -400 -200 0 200 400 600 -30 -20 -10 0 10 20 30 Tegangan (V) Arus (μA)
Kurva I-V Film Tipis BST Pendadah Ta2O52,5%
Terang Gelap -1000 -500 0 500 1000 -30 -20 -10 0 10 20 30 Tegangan (V) Arus (μA)
Kurva I-V Film Tipis BST Pendadah Ta2O55%
(d)
(e)
Gambar 18. (a) Kurva I-V Film tipis BST tanpa doping. (b) Kurva I-V Film tipis BST dengan doping Ta2O5 2,5%. (c) Kurva I-V Film tipis BST dengan doping
Ta2O5 5%. (d) Kurva I-V Film tipis BST dengan doping Ta2O57,5%. (e)
Kurva I-V Film tipis BST dengan doping Ta2O510%.
Adanya pengaruh doping menyebabkan semakin banyaknya elektron bebas dan hole pada kristal (P.A. Tippler, 1991). Penambahan doping tantalum pentaoksida menyebabkan bertambahnya konsentrasi pembawa muatan mayoritas (elektron dan hole). Hal ini menyebabkan meningkatnya arus elektron pada pita
-1500 -1000 -500 0 500 1000 1500 2000 -30 -20 -10 0 10 20 30 Tegangan (V) Arus (μA)
Kurva I-V Film Tipis BST Pendadah Ta2O57,5%
Terang Gelap -1000 -800 -600 -400 -200 0 200 400 600 800 -30 -20 -10 0 10 20 30 Tegangan (V) Arus (μA)
Kurva I-V Film Tipis BST Pendadah Ta2O510%
10% . Kurva tersebut menunjukkan adanya pergeseran saat diberi cahaya. Hal ini menunjukkan bahwa film tipis memiliki respon terhadap cahaya. Pergeseran yang kecil menunjukkan arus foto yang dihasilkan kecil dan sensitivitasnya kurang baik, begitu juga sebaliknya. Berdasarkan hasil karakterisasi I-V, terlihat bahwa
film tipis BST dengan doping Tantalum pentaoksida sebanyak 7.5 % memiliki
nilai arus paling besar dan sensitivitas paling baik.
(a) (b) -0.0010 -0.0005 0.0000 0.0005 0.0010 -20 -10 0 10 20 Arus (A) Tegangan (V)
Kurva I-V Film Tipis BST Pendadah Ta2O50% dengan Variasi Filter Warna
Tanpa Filter Filter Biru Filter Hijau Filter Kuning Filter Merah -0.0010 -0.0008 -0.0006 -0.0004 -0.0002 0.0000 0.0002 0.0004 -20 -15 -10 -5 0 5 10 15 Arus (A) Tegangan (V)
Kurva I-V Film Tipis BST Pendadah Ta2O5 2,5% dengan Variasi Filter Warna
(c)
(d)
(e)
Gambar 19. (a) Kurva I-V Film tipis BST tanpa doping. (b) Kurva I-V Film tipis BST dengan doping Ta2O5 2,5%. (c) Kurva I-V Film tipis BST dengan doping
Ta2O5 5%. (d) Kurva I-V Film tipis BST dengan doping Ta2O57,5%. (e)
Kurva I-V Film tipis BST dengan doping Ta2O510%.
-0.0004 -0.0002 0.0000 0.0002 0.0004 0.0006 -20 -15 -10 -5 0 5 10 15 Arus (A) Tegangan (V)
Kurva I-V Film Tipis BST Pendadah Ta2O5 5% dengan Variasi Filter Warna
Tanpa Filter Filter Biru -0.0010 0.0000 0.0010 0.0020 -20 -10 0 10 20 Arus (A) Tegangan (V)
Kurva I-V Film Tipis BST Pendadah Ta2O57,5% dengan Variasi Filter Warna
Tanpa Filter Filter Biru -0.0004 -0.0003 -0.0002 -0.0001 0.0000 0.0001 0.0002 0.0003 0.0004 0.0005 0.0006 -20 -10 0 10 20 Arus (A) Tegangan (V)
Kurva I-V Film Tipis BST Pendadah Ta2O510% dengan Variasi Filter Warna
ini adalah warna biru, merah, hijau, dan kuning. Filter warna ini akan menyeleksi panjang gelombang sinar polikromatik yang kemudian akan diteruskan menuju
film tipis. Panjang gelombang yang berbeda akan memiliki energi foton yang
berbeda pula, sehingga akan terjadi perbedaan arus listrik yang dihasilkan apabila
film tipis diberi tegangan. Berdasarkan hasil karakterisasi I-V, dapat dilihat adanya
pergeseran pada masing-masing kurva I-V. Sehingga dapat disimpulkan bahwa
film tipis BST memiliki respon terhadap warna.
Analisis Sifat Optik Film Tipis
Pengukuran sifat optik film tipis BST dilakukan menggunakan spectrometer USB 2000 serat optik dengan metode refleksi dan program Oceanoptic. Panjang gelombang yang digunakan dalam pengukuran ini adalah panjang gelombang pada rentang panjang gelombang 339 nm sampai 1022 nm. Rentang panjang gelombang tersebut termasuk rentang panjang gelombang visible-near infrared( VIS-NIR).
Gambar 20 menunjukkan kurva absorbansi film tipis untuk BST murni, BST yang didadah tantalum pentaoksida sebanyak 2,5%, 5%, dan 10%. Kurva tersebut menunjukkan munculnya spektrum serapan film tipis pada rentang panjang gelombang cahaya tampak hingga infra merah dekat. Hal tersebut menunjukkan bahwa film tipis dapat diaplikasikan sebagai sensor cahaya dan warna karena serapannya pada daerah cahaya tampak. Selain itu, film tipis ini juga dapat diaplikasikan sebagai sensor suhu karena munculnya spektrum serapan pada panjang gelombang inframerah.
terbesar dimiliki BST yang didadah oleh
persentase absorbansi terkecil dimiliki oleh BST tanpa pendadah
Gambar 21 diperoleh persen reflektansi dengan analisis sebaliknya. BST yang didadah oleh Ta2O5 10% memiliki nilai persen reflektansi terkecil dan BST tanpa pendadah memiliki nilai persen reflektansi terbesar. Hal ini terjadi karena pengaruh persentase doping
masing film tipis.
Berdasarkan gambar 20 dan 21, terlihat bahwa dengan peningkatan persentase pendadah Ta
absorbansi film tipis dan menurunny
karakterisasi sifat optik yang telah dilakukan, pendadah persen pendadah paling baik.
Gambar 20. Kurva Absorbansi Film Tipis BST dengan Doping Ta
Gambar 21. Kurva Reflektansi Film
terbesar dimiliki BST yang didadah oleh Ta2O5 sebanyak 10% dan nilai persentase absorbansi terkecil dimiliki oleh BST tanpa pendadah. Sedangkan dari Gambar 21 diperoleh persen reflektansi dengan analisis sebaliknya. BST yang 10% memiliki nilai persen reflektansi terkecil dan BST tanpa pendadah memiliki nilai persen reflektansi terbesar. Hal ini terjadi karena
doping yang dapat menurunkan energi bandgap
Berdasarkan gambar 20 dan 21, terlihat bahwa dengan peningkatan Ta2O5 akan mengakibatkan meningkatnya nilai persen tipis dan menurunnya nilai persen reflektansi film
karakterisasi sifat optik yang telah dilakukan, pendadah Ta2O5 10% merupakan persen pendadah paling baik.
. Kurva Absorbansi Film Tipis BST dengan Doping Ta2O
. Kurva Reflektansi Film Tipis BST dengan Doping Ta2O
10% dan nilai . Sedangkan dari Gambar 21 diperoleh persen reflektansi dengan analisis sebaliknya. BST yang 10% memiliki nilai persen reflektansi terkecil dan BST tanpa pendadah memiliki nilai persen reflektansi terbesar. Hal ini terjadi karena
bandgap
masing-Berdasarkan gambar 20 dan 21, terlihat bahwa dengan peningkatan akan mengakibatkan meningkatnya nilai persen
film tipis. Dari
10% merupakan
O5
(a)
(b)
Gambar 22. {ln(R-Rmin)/(Rmax Tipis BST: (a) Tanpa 7,5%. (e) Doping Ta2O5. 3.15 3.2 3.25 3.3 3.35 0% E ne rg i G ap (d) (e) (f)
Rmin)/(Rmax-Rmin)}2 sebagai fungsi hƲ dan Plot Tauc untuk
Tipis BST: (a) Tanpa Doping. (b) Doping 2,5%. (c) Doping 5%. (d)
Doping 10%. (f) Hubungan Energi Gap terhadap persen
2% 4% 6% 8% 10% 12%
Persen doping Ta2O5
gambar tersebut, diperoleh nilai energi gap untuk BST murni sebesar 3,28 eV, BST doping Ta2O52,5% sebesar 3,23 eV, BST
BST doping Ta2O57,5% sebesar 3,26 eV, dan BST 3,16 eV. Berdasarkan data tersebut, terlihat bahwa cenderung akan menurunkan energi gap
disebabkan oleh munculnya level baru diantara level valensi dan level konduksi yang dibentuk oleh doping
sehingga level baru terbentuk dekat pita konduksi. Level yang dibentuk tantalum ini merupakan level donor. Atom berva
elektron sebagai pembawa muatan negatif. Apabila atom donor ditambahkan pada suatu semikonduktor, tingkat energi yang diperkenankan akan berada sedikit dibawah pita konduksi. Dengan demikian, hampir semua elektron donor masuk ke pita konduksi pada suhu kamar (Rudy Setiabudy, 2007). Sehingga jika persen doping tantalum meningkat, maka jumlah atom donor akan meningkat pula. Hal ini akan semakin memperkecil energi gap.
Gambar 23. Kurva hubungan i
gambar tersebut, diperoleh nilai energi gap untuk BST murni sebesar 3,28 eV, 2,5% sebesar 3,23 eV, BST doping Ta2O55% sebesar 3,3 eV, 7,5% sebesar 3,26 eV, dan BST doping Ta2O510% sebesar 3,16 eV. Berdasarkan data tersebut, terlihat bahwa doping Ta2O5
cenderung akan menurunkan energi gap film tipis. Penurunan energi gap ini nculnya level baru diantara level valensi dan level konduksi
doping Tantalum. Tantalum merupakan unsur bervalensi lima,
sehingga level baru terbentuk dekat pita konduksi. Level yang dibentuk tantalum ini merupakan level donor. Atom bervalensi lima akan memberikan kelebihan elektron sebagai pembawa muatan negatif. Apabila atom donor ditambahkan pada suatu semikonduktor, tingkat energi yang diperkenankan akan berada sedikit dibawah pita konduksi. Dengan demikian, hampir semua elektron donor masuk ke pita konduksi pada suhu kamar (Rudy Setiabudy, 2007). Sehingga jika
tantalum meningkat, maka jumlah atom donor akan meningkat pula. Hal ini akan semakin memperkecil energi gap.
3. Kurva hubungan indeks bias terhadap panjang gelombang
gambar tersebut, diperoleh nilai energi gap untuk BST murni sebesar 3,28 eV, 5% sebesar 3,3 eV, 10% sebesar pada BST tipis. Penurunan energi gap ini nculnya level baru diantara level valensi dan level konduksi Tantalum. Tantalum merupakan unsur bervalensi lima, sehingga level baru terbentuk dekat pita konduksi. Level yang dibentuk tantalum lensi lima akan memberikan kelebihan elektron sebagai pembawa muatan negatif. Apabila atom donor ditambahkan pada suatu semikonduktor, tingkat energi yang diperkenankan akan berada sedikit dibawah pita konduksi. Dengan demikian, hampir semua elektron donor akan masuk ke pita konduksi pada suhu kamar (Rudy Setiabudy, 2007). Sehingga jika tantalum meningkat, maka jumlah atom donor akan meningkat
Pengukuran indeks bias suatu bahan merupakan parameter yang penting dan sangat mempengaruhi sifat optiknya. Indeks bias ini dapat diperoleh dari data reflektansi film tipis BST. Pada gambar 23 terlihat bahwa indeks bias meningkat hingga panjang gelombang 440 nm kemudian cenderung menurun seiring dengan bertambah besarnya panjang gelombang, dan mulai meningkat lagi membentuk hiperbolik. Berdasarkan data tersebut, diperoleh indeks bias film tipis sebesar 1,46 (indeks bias minimum) dan 2,65 (indeks bias maksimum) untuk doping Ta2O5 0%, 1,21 (indeks bias minimum) dan 2,36 (indeks bias maksimum) untuk doping Ta2O52,5%, 1,12 (indeks bias minimum) dan 2,71 (indeks bias maksimum) untuk
doping Ta2O55%, 1,10 (indeks bias minimum) dan 2,23 (indeks bias maksimum) untuk doping Ta2O57,5%, dan 1,18 (indeks bias minimum) dan 1,62 (indeks bias maksimum) untuk doping Ta2O5 10%. Nilai indeks bias cenderung menurun dengan bertambahnya doping Ta2O5.
Analisis Konstanta Dielektrik Film Tipis
Salah satu manfaat film tipis BST adalah dapat digunakan sebagai kapasitor. Sifat kapasitor dapat muncul diakibatkan karena adanya lapisan deplesi pada sambungan p-n. Pada lapisan ini terdapat muatan negatif dan positif. Lapisan deplesi ini muncul karena elektron dan hole berdifusi ke daerah yang memiliki konsentrasi rendah dan berekomendasi satu sama lain. Hole dalam tipe-p lebih tinggi konsentrasinya daripada hole dalam tipe-n. Mereka berdifusi dari daerah tipe-p ke tipe-n. proses yang sama terjadi pada elektron. Akan tetapi proses ini tidak terjadi terus menerus. Jika hole meninggalkan daerah tipe-p dan hilang ke dalam daerah tipe-n karena berekomendasi, sebuah akseptor akan diionisasikan menjadi negatif dalam daerah tipe-p membentuk ruang negatif. Hal yang sama terjadi pada elektron yang meninggalkan muatan ruang positip pada daerah tipe-n, ini membangkitkan medan listrik yang mulai dari ruang bermuatan positip, berakhir pada ruang bermuatan negatif. Medan listrik ini menghambat hole untuk berdifusi dari daerah tipe-p ke tipe-n, juga demikian pada elekton terhambat berdifusi dari tipe-n ke tipe-p (S. Reka Rio et al, 1999).
horizontal nilainya 2,5 µs. Gambar 24 menunjukkan hasil keluaran dari osiloskop. Sinyal masukan berupa sinyal kotak seperti yang terlihat pada Gambar 24 a. Sedangka gambar lainnya menunjukkan kelengkungan pada sinyal kotak akibat adanya proses penyimpanan muatan pada material ferroelektrik. Tabel 1 menunjukkan bahwa penambahan
konstanta dielektrik. Doping
doping. Hal ini menyebabkan meningkatnya konsentrasi pembawa muatan negatif,
sehingga medan listrik internal meningkat. Hal ini yang menyebabkan daerah deplesi bertambah besar. Jika hal ini terjadi, maka molekul dielekt
bertambah besar pula. Oleh karena itu, digunakan sebagai kapasitor.
-0.000015 -0.000010
horizontal nilainya 2,5 µs. Gambar 24 menunjukkan hasil keluaran dari osiloskop. Sinyal masukan berupa sinyal kotak seperti yang terlihat pada Gambar 24 a. edangka gambar lainnya menunjukkan kelengkungan pada sinyal kotak akibat adanya proses penyimpanan muatan pada material ferroelektrik. Tabel 1 menunjukkan bahwa penambahan doping akan menyebabkan bertambahnya nilai
Doping Ta2O5 akan menyebabkan meningkatnya
. Hal ini menyebabkan meningkatnya konsentrasi pembawa muatan negatif, sehingga medan listrik internal meningkat. Hal ini yang menyebabkan daerah deplesi bertambah besar. Jika hal ini terjadi, maka molekul dielekt
bertambah besar pula. Oleh karena itu, film tipis BST dengan doping Ta digunakan sebagai kapasitor.
(a) (b) -6 -4 -2 0 2 4 6 0.000010 -0.000005 0.000000 0.000005 0.000010
horizontal nilainya 2,5 µs. Gambar 24 menunjukkan hasil keluaran dari osiloskop. Sinyal masukan berupa sinyal kotak seperti yang terlihat pada Gambar 24 a. edangka gambar lainnya menunjukkan kelengkungan pada sinyal kotak akibat adanya proses penyimpanan muatan pada material ferroelektrik. Tabel 1 akan menyebabkan bertambahnya nilai akan menyebabkan meningkatnya donor . Hal ini menyebabkan meningkatnya konsentrasi pembawa muatan negatif, sehingga medan listrik internal meningkat. Hal ini yang menyebabkan daerah deplesi bertambah besar. Jika hal ini terjadi, maka molekul dielektrik akan Ta2O5dapat
(c)
(d)
(e)
(f)
5% 11.73 0,27 nF
7.50% 12.25 0,28 nF
10% 16.11 0,29 nF
Gambar 25. Hubungan variasi doping Ta2O5terhadap konstanta dielektrik
Analisis Konduktivitas Listrik Film Tipis
Pengukuran konduktivitas listrik film tipis dilakukan dengan mengukur nilai konduktansinya menggunakan alat LCR meter. Dari data konduktansi akan didapatkan nilai resistansi, sehingga nilai konduktivitas listriknya dapat dihitung. Pengukuran konduktansi film tipis ini dilakukan pada kondisi gelap dan kondisi terang dengan variasi intensitas cahaya 250 lux, 500 lux, 750 lux dan 1000 lux.
Konduktivitas listrik semikonduktor dapat berubah apabila material tersebut diberi cahaya. Konduktivitas listrik naik jika intensitas diberikan semakin besar. Peningkatan konduktivitas ini dikarenakan tereksitasinya elektron pada pita valensi ke pita konduksi( M.A Omar, 1993). Elektron pada pita konduksi bebas bergerak di bawah pengaruh medan listrik . Oleh karena itu, semakin banyak elektron tereksitasi ke pita konduksi akibat disinari membuat arus semakin meningkat dengan demikian konduktivitas listriknya juga meningkat(Sutrisno, 1986).
Pengaruh doping Ta2O5 dan intensitas cahaya terhadap konduktivitas film tipis dapat dilihat pada Tabel 2. Dari tabel diketahui konduktivitas maksimum
0 10 20 0% 2.50% 5% 7.50% 10% Ko ns ta nt a D ie le kt rik (Ɛ ) Doping Ta2O5
