PERNYATAAN ... i
2.4. Teknologi Film Tipis ... 12
2.5. Teknik Penumbuhan Film Tipis ... 13
2.5.1. Sputtering ... 13
2.10. Mekanisme Kerja Sensor ... 31
BAB III METODOLOGI ... 33
3.1 Metodologi Penelitian ... 33
3.2 Waktu dan Tempat Penelitian Skripsi ... 33
3.3 Desain Penelitian ... 33
3.4.1. Studi Literatur ... 35
3.4.2. Perancangan Sensor ... 35
3.4.2.1. Perancangan Elektroda ... 36
3.4.2.2. Perancangan Heater ... 38
3.4.2.3. Perancangan Layout Sensor ... 41
3.4.3. Proses Pembuatan Sensor ... 41
3.4.3.1. Pembuatan Elektroda ... 41
3.4.3.2. Pembuatan Heater ... 58
3.4.3.3. Pembuatan Lapisan Sensitif ... 71
3.4.4. Pengujian Sensor ... 73
BAB IV HASIL PENELITIAN DAN PEMBAHASAN ... 80
4.1. Komposisi Lapisan Sensitif ... 80
4.2. Morfologi Lapisan Sensitif ... 81
TABEL
2.1 Sifat-sifat dari molekul SnO2 ... 8
2.2 Tabel sifat dan karakteristik emas ... 11
3.1 Keterangan Dimensi Elektroda ... 38
3.2 Keterangan Dimensi Heater ... 40
4.1 Data Pengujian Terhadap Heater ... 84
4.2 Data Pengujian Perubahan Nilai Resistansi Sensor Terhadap Perubahan temperatur Operasional Sensor (Tanpa Gas CO) ... 88
4.3 Data Pengujian Perubahan Nilai Resistansi Sensor Terhadap Perubahan Temperatur Operasional Sensor ... 88
DAFTAR GAMBAR
GAMBAR
2.1 Timah Dioksida (SnO2) ... 7
2.2 Ikatan Molekul Gas Karbon Monoksida ... 9
2.3 Sistem Alat Sputtering DC ... 15
2.4 Teknologi Sol-Gel ... 17
2.5 Heater Sensor Gas Film Tebal ... 22
2.6 Sketsa Elektroda Interdigital ... 24
2.7 Jenis Elektroda Pada Sensor Elektrokimia ... 25
2.8 Perhitungan Nilai Resistansi Elektroda ... 26
2.9 Resistor Bentuk Segi Empat Persegi Panjang dengan Luas A panjang L ... 27
2.10 Diagram Pita Energi Setelah Proses Chemisorption ... 31
2.11 Struktur Pita Energi Pada Mekanisme Konduktif ... 32
3.1 Diagram Alir Metode Penilitian ... 34
3.2 Desain Elektroda ... 36
3.3 Layout Heater ... 39
3.4 Skema Langkah-langkah Pembuatan Elektroda ... 42
3.5 Grafik Penumbuhan Oksidasi Kering ... 46
3.6 Substrat Silikon ... 47
3.7 Sputtering Telegraph Square Drive Lorton VA 22079 ... 48
3.8 Pendeposisian Emas Dengan Menggunakan Sputtering ... 48
3.9 Substrat Silikon Yang Telah Dilapisi Emas ... 49
3.10 Rangkaian Proses Lithografi ... 50
3.11 Oven ... 51
3.12 Silikon Yang Akan Dilapisi Resis... 51
3.13 Metode Penyinaran... 54
3.20 Skema Proses Pembuatan Screen ... 61
3.21 Pembersihan Screen ... 62
3.22 Pengeringan Screen ... 63
3.23 Pola yang Terbentuk Diatas Screen ... 64
3.24 Screen yang Telah Memiliki Pola ... 65
3.25 Pasta PdAg ... 65
3.26 Substrat Alumina ... 66
3.27 Screen de Haart... 66
3.30 Langkah-langkah Pembuatan Heater ... 68
3.31 Persiapan Pasta ... 69
3.32 Pelurusan Posisi Substrat dengan Screen ... 69
3.33 Peletakkan Ortho-Film Diatas Substrat ... 70
3.34 Penuangan pasta PdAg Pada Screen ... 70
3.35 Pencetakkan Pasta PdAg ... 71
3.36 Heater Yang Telah Ditumbuhkan Diatas Substrat Alumina ... 71
3.37 Heater Yang Masih Basah Diletakkan Didalam Oven ... 72
3.38 Heater Yang Dihasilkan Setelah Proses Pembakaran ... 72
3.39 Alat Pemotong Substrat... 73
3.40 Serbuk SnCl ... 74
3.41 Pasta SnO2 ... 75
3.42 Sumber Arus Searah ... 76
3.43 Multimeter Digital ... 76
3.44 Thermometer Digital ... 76
3.45 Chamber ... 77
3.46 Tabung Gas CO ... 77
3.47 Rangkaian Pengujian Heater ... 78
3.48 Rangkaian Pengujian Sensor ... 78
4.1 EDS Lapisan Sensitif SnO2 ... 80
4.2 Hasil SEM Penampang Lintang Sensor Gas CO ... 81
4.3 Hasil SEM Perbesaran 40000X ... 82
4.4 Hasil Pembuatan Heater Dengan Menggunakan Teknologi Thick Film ... 83
4.5 Grafik Hubungan Perubahan Temperatur Terhadap Tegangan ... 85
4.6 Grafik Hubungan Antara Daya Terhadap Temperatur... 87
BAB I
PENDAHULUAN
1.1. Latar Belakang
Pada saat ini pembangunan mengalami pertumbuhan yang sangat pesat,
seperti pembangunan fisik kota, industri dan transportasi. Pada pertumbuhan
pembangunan tersebut disamping memberikan dampak positif yang dapat
dirasakan dalam melakukan aktifitas sehari–hari, juga dapat memberikan beberapa
dampak negatif. Dampak negatif yang dimunculkan salah satunya yaitu berupa
pencemaran udara baik yang terjadi didalam ruangan (indoor) ataupun diluar
ruangan (outdoor), sehingga dapat membahayakan kesehatan manusia dan
mengakibatkan penularan penyakit (Anonim, 2012).
Polusi udara di Indonesia kurang lebih 70% diakibatkan oleh emisi
kendaraan bermotor. Kendaraan bermotor menyumbang 70,50% karbon
monoksida (CO), 18,34% Hidro Carbon (HC), 8,89% NOx, 0,88% SO2 dan 1,33%
partikel-partikel lain (Khalil, 2009). Gas-gas yang tidak berbau dan beracun yang
dimunculkan akibat polusi udara dapat membahayakan bagi kesehatan dan
keselamatan manusia.
Gas karbon monoksida (CO) merupakan gas yang bersifat mudah terbakar,
beracun, tidak berwarna, dan tak berasa. Karena sifatnya yang tidak bewarna dan
tak berasa gas karbon monoksida sulit dideteksi apabila tanpa menggunakan
mampu mendeteksi keberadaan gas CO.
Keberadaan gas CO akan sangat berbahaya jika terhirup oleh manusia
karena gas tersebut akan menggantikan posisi oksigen yang berkaitan dengan
haemoglobin dalam darah. Gas CO akan mengalir ke dalam jantung, otak, serta
organ vital. Ikatan antara CO dan heamoglobin membentuk karboksihaemoglobin
yang jauh lebih kuat 200 kali dibandingkan dengan ikatan antara oksigen dan
haemoglobin, sehingga mengakibatkan berkurangnya kadar oksigen didalam
darah dan juga mengakibatkan gangguan pada sistem saraf (Anonim, 2010).
Ilmu pengetahuan dan teknologi mengenai sensor gas semikonduktor
tengah berkembang pesat. Divais sensor gas semikonduktor pada umumnya
dikenal sebagai sensor gas logam oksida karena terbuat dari bahan logam oksida
seperti TiO2,ZnO, CeO2 dan SnO2 (Kuang et al, 2008). Penggunaan logam oksida
atau metal oksida pada sensor gas dikarenakan logam oksida merupakan bahan
semikonduktor yang memiliki band gap besar, dan juga mampu merespon gas
dilingkungan sekitarnya dalam bentuk perubahan nilai konduktivitas dari sensor
tersebut (Wang et al, 2010).
Diantara semua bahan metal oksida tersebut, SnO2 merupakan salah satu
bahan yang cukup baik untuk dijadikan sebagai lapisan aktif sensor gas CO
(Batzill, 2005). Hal tersebut dikarenakan sensor gas CO yang berbasiskan SnO2
-memiliki masa pemakaian yang sangat lama, relatif stabil dan daya tahan yang
tinggi (Kuang et al, 2008). Meskipun demikian, sensor gas berbasis SnO2 hingga
Persoalan dasar yang muncul dalam pengembangan sensor CO bukan hanya
meningkatkan sensitivitas tetapi juga selektivitas terhadap gas CO diantara
berbagai jenis gas yang ada di udara seperti H2, hidrokarbon, dan uap air (Hiskia
dkk, 2006).
Divais sensor gas komersial generasi pertama yang dibuat yaitu pada tahun
1960 oleh Taguchi di Jepang. Sensor gas tersebut terbuat dari SnO2 dengan
menggunakan tekologi thick film (film tebal) dan telah digunakan untuk
mendeteksi kebocoran gas (Elisabetta et al, 2008). Namun seiring dengan
berkembangnya teknologi, divais sensor gas tersebut kini dapat dibuat dengan
menggunakan teknologi film tipis.
Menurut Pires, salah satu faktor yang mampu meningkatkan kualitas suatu
sensor yaitu pengoptimalisasian kualitas elektroda. Elektroda yang digunakan
dalam suatu sensor haruslah memiliki nilai konduktivitas yang tinggi. Agar
elektroda yang dihasilkan memiliki kualitas baik, elektroda dapat dibuat dengan
menggunakan teknologi film tipis dan dibuat dengan menggunakan bahan yang
memiliki konduktivitas listrik yang baik (Pires, 2003).
Teknologi film tipis secara umum memiliki ketebalan yang bervariasi,
berkisar antara orde 10-6 meter sampai 10-9 meter. Terdapat dua metode yang
dapat digunakan untuk menumbuhkan film tipis semikonduktor di atas permukaan
substrat yaitu metode kimia dan fisika. Metode fisika seperti teknik Sputtering dan
PLD (Pulsed Laser Deposition), sedangkan untuk metode kimia memanfaatkan
reaksi kimia seperti MOCVD (Metal Organic Chemical Vapour Deposition),
bahan baku dan biaya yang relatif murah, film tipis memiliki sifat yang lebih
konduktif dibandingkan film tebal. Sehingga, memudahkan pergerakan elektron
didalam suatu material (Machmud, 1994).
Seiring dengan berkembangnya teknologi mikroelektronika atau
nanotechnology saat ini, teknologi pembuatan elektroda yang diaplikasikan untuk
sensor gas berbasis metal oksida dapat dibuat dengan menggunakan metode
Sputtering. Dengan menggunakan teknologi Sputtering penumbuhan film tipis
menjadi lebih sederhana dan biaya operasionalnya menjadi lebih murah. Selain itu
juga dengan menggunakan metode Sputtering adhesivitas antara lapisan dan
permukaan substrat menjadi lebih kuat, ketebalan lapisan mudah diamati dan
dikendalikan (Yunas et al, 2001).
Berdasarkan dari keunggulan yang dimiliki oleh sensor gas berbasis SnO2
tersebut, maka peneliti membuat sensor gas berbasiskan SnO2 dengan
menggunakan teknologi film tipis untuk mendeteksi keberadaan gas CO. Dengan
judul dari penelitian ini adalah “Sintesis Lapisan Tipis SnO2 Dalam Aplikasinya
Sebagai Sensor Gas CO dan Pengujian Sensitivitas.”.
1.2. Rumusan Masalah
Berdasarkan dari latar belakang yang telah dipaparkan sebelumnya, maka
permasalahan yang dikaji pada penulisan kali ini yaitu:
a. Bagaimana komposisi lapisan sensitif yang terbentuk pada sensor gas?
c. Bagaimana pengaruh temperatur operasional terhadap sensitivitas sensor?
1.3. Tujuan
Adapun yang menjadi tujuan dalam penelitian ini yaitu diantaranya adalah
mengetahui pengaruh temperatur operasional terhadap sensitivitas sensor gas,
serta mengetahui komposisi dan morfologi lapisan sensitif yang terbentuk pada
sensor gas.
1.4. Batasan Masalah
Sehubungan dengan luasnya topik pembahasan penelitian ini, maka
dibutuhkan adanya batasan permasalahan agar tercapainya tujuan penelitian ini.
Dikarenakan hal tersebut, maka yang menjadi batasan masalah dalam penelitian
ini yaitu:
a. Data komposisi lapisan sensitif yang terbentuk diperoleh dengan
menggunakan EDS (Energy Dispersive Spektrocopy) dan dapat digunakan
untuk menghitung jumlah senyawa SnO2 yang terbentuk.
b. Gambaran morfologi lapisan sensitif yang terbentuk diperoleh dengan
menggunakan SEM (Scanning Electron Microscop).
c. Untuk mengetahui respon dari sensor gas, dilakukan pengujian dengan
menggunakan gas CO dan variabelnya berupa temperatur yang dinyatakan
dalam ampere.
e. Sensitivitas sensor dilihat dari perubahan nilai resistansi sensor.
1.5. Manfaat Penelitian
Dalam penelitian ini, terdapat beberapa manfaat yang dapat kita peroleh,
yaitu diantaranya memperoleh informasi mengenai morfologi lapisan sensitif yang
BAB III
METODOLOGI
3.1. Metodologi Penelitian
Metodologi penelitian yang digunakan oleh penulis dalam penelitian ini yaitu
studi literatur dan eksperimen yang akan dilakukan di laboratorium dan lapangan.
3.2. Waktu dan Tempat Penelitian Skripsi
Waktu pelaksanaan : Januari – September 2012
Tempat pelaksanaan : PPET - LIPI
Komplek LIPI Gedung 20
Jalan Sangkuriang Bandung 40135
3.3. Desain Penelitian
Dalam penelitian ini, penulis menggunakan beberapa metode penelitian yang
Gambar 3.1 Diagram Alir Metode Penelitian
3.4. Langkah – langkah Penelitian
Berikut merupakan pemaparan langkah – langkah penelitian yang telah
3.4.1. Studi Literatur
Tahap penelitian yang pertama dilakukan yaitu studi literatur. Pada tahap ini
dilakukan pengumpulan sumber bacaan yang bisa dijadikan sebagai landasan teori
atau yang mampu mendukung penelitian baik itu merupakan dalam bentuk media
cetak ataupun media elektronik.
3.4.2. Perancangan Sensor
Agar karakteristik sensor yang dihasilkan sesuai dengan yang kita harapkan,
maka sebelum melakukan proses pembuatan sensor haruslah terlebih dahulu
melakukan perancangan sensor. Perancangan sensor haruslah dilakukan pada seluruh
komponen –komponen sensor. Perancangan yang dilakukan haruslah mengacu
kepada spesifikasi sensor yang diharapkan dan ketentuan – ketentuan yang terdapat
pada teori dasar. Berikut ini merupakan spesifikasi – spesifikasi yang diharapkan
peneliti:
Dimensi : ≤10 mm x 25 mm
Daya Kerja heater : 1,8 Watt
Suhu operasi : 25 oC – 250 oC
3.4.2.1. Perancangan Elektroda
Elektroda memiliki peranan yang sangat penting bagi sensor gas yaitu
berfungsi untuk mengukur perubahan resistansi pada lapisan sensitif sensor gas CO.
Elektroda yang biasa dipergunakan di dalam komponen sensor gas yaitu umumnya
merupakan elektroda dengan struktur interdigital (elektroda interdigital), yang
biasanya terbuat dari bahan nobel metal seperti Au atau Pt. Berikut merupakan
gambaran desain elektroda yang akan dibuat.
Gambar 3.2 Desain Elektroda
Penggunaan desain elektroda di atas di dasarkan pada pertimbangan untuk
meminimalisir ruang namun memaksimalkan daerah sensing. Hal tersebut berkaitan
merupakan elektroda yang baik. Dan salah satu faktor yang dapat mempengaruhi
waktu transit elektron pada sebuah elektroda bergantung pada jarak antar fingernya,
semakin kecil jarak antar finger maka semakin kecil waktu transit elektron.
Selain itu kapasitansi yang terdapat pada elektroda dipasang seri agar nilai
kapasitansinya berkurang. Kapasitansi ini muncul akibat terdapatnya persambungan
logam dengan bahan semikonduktor.
Langkah selanjutnya dalam mendesain elektroda yaitu menentukan nilai
resistansi yang dimiliki elektroda tersebut. Berdasarkan perancangan elektroda dalam
penelitian ini diperoleh bahwa l1 = 7,721mm, l2 = 0,762mm dan w = 0,254mm dan
bahan yang digunakan yaitu Au dengan nilai lembar resistansinya yaitu
Rs= , maka dengan menggunakan persamaan (2.5) nilai resistansi
efektif elektroda dapat diperoleh dengan cara sebagai berikut:
Tabel 3.1 Keterangan Dimensi Elektroda
Keterangan Ukuran (mm)
Panjang Elektroda 8,2296
Lebar Elektroda 7,7216
Lebar Jari – jari Elektroda 0,254
Jarak antar Jari-jari Elektroda 0,254
Panjang x Lebar Pad Elektroda 3,7084 x 3,302
3.4.2.2. Perancangan Heater
Salah satu faktor yang menentukan keberhasilan dari sensor gas thin film yaitu
merupakan temperatur. Komponen sensor gas yang berfungsi untuk mendistribusikan
suhu disebut heater, yang diletakkan tepat disisi belakang substrat. Distribusi
temperatur yang sesuai akan mempengaruhi tingkat selektifitas dan sensitifitas dari
elemen sensor ini. Untuk menentukan karakteristik dari heater, parameter-parameter
yang harus diperhatikan di antaranya adalah : suhu yang diinginkan, daya yang
dibutuhkan, dan luasan daerah yang ingin di panasi, serta karakter dari bahan heater
itu sendiri (TCR, disipasi arus maksimum yang mampu melewati, dll).
Langkah awal yang dilakukan dalam merancang heater yang sesuai dengan
harapan yaitu membuat layout dari heater dengan menggunakan Corel DRAW X3.
Desain heater tersebut dibuat dengan panjang jalur konduktivitasnya yaitu 94,107
mm dan lebar jalurnya yaitu 0,529 mm, dibentuk menyerupai lilitan. Desain heater ini
asumsi, dengan memperbesar rasio perbandingan antara panjang dan lebar heater
akan diperoleh nilai resistansi yang besar, namun dengan penggunaan daya yang
kecil.
Gambar 3.3 Layout Heater
Langkah selanjutnya yaitu menentukan nilai resistansi pada suhu acuan heater
(Rc). Suhu acuan yang digunakan yaitu suhu ruang sekitar 25oC, dengan
menggunakan persamaan (2.4) maka:
(3.2)
Film tipis SnO2 merupakan lapisan sensitif sesor gas metal oksida yang
memiliki temperatur kerja sekitar 200oC-300oC. Berdasarkan hasil perhitungan untuk
menentukan resistansi pada suhu acuan, maka dapat diperoleh pula nilai resistansi
pada suhu operasi dengan konsentrasi gas tertentu dan pada kali ini diambil TCR
= 2,16 x 109
RH = 4828,35 mΩ (3.3)
Maka daya heater yang dibutuhkan yaitu:
(3.4)
P = I.V
P = 0,621.3
P = 1,8 Watt (3.5)
Adapun dimensi heater yang telah dibuat, dijelaskan pada tabel berikut ini:
Tabel 3.2 Keterangan Dimensi Heater
Keterangan Ukuran (mm)
Panjang Heater 11,2776
Lebar Heater 7,5438
Panjang Heater Efektif 94,107
Lebar Jalur Heater 0,529
3.4.2.3. Perancangan Layout Sensor
Perancangan layout sensor dimulai dengan membuat desain
komponen-komponen sensor dengan menggunakan Corel DRAW X3 yang disimpan dalam
format CDR. Kemudian dari format CDR ini ditransfer ke dalam bentuk ortho film
dengan menggunakan jasa repro film untuk pencetakan. Ortho film ini dibuat dalam
bentuk negatif film dan positif film.
3.4.3. Proses Pembuatan Sensor
Proses pembuatan sensor gas SnO2 dibagi menjadi tiga tahap yaitu pembuatan
elektroda, pembuatan heater, dan pembuatan lapisan aktif. Seluruh prosedur yang
digunakan dalam proses pembuatan sensor dilakukan berdasarkan hasil riset yang
pernah di lakukan diLIPI dan prosedur yang tertera pada datasheet bahan. Berikut
merupakan pemaparan langkah – langkah penelitian yang telah dilakukan oleh
penulis dalam beberapa tahap penelitian sebagai berikut:
3.4.3.1. Pembuatan Elektroda
Elektroda yang digunakan dalam sensor gas ini, dibuat dengan menggunakan
metoda sputtering. Secara garis besar langkah pembuatan elektroda digambarkan
Gambar 3.4 Skema Langkah – langkah Pembuatan Elektroda
A. Pencucian Substrat
Pencucian substrat merupakan proses yang sangat penting dilakukan sebelum
memulai proses selanjutnya. Pada saat substrat disimpan, banyak faktor yang dapat
menyebabkan munculnya kontaminasi pada substrat misalnya terdapatnya lapisan
oksida yang sangat tipis, keringat pada saat dipegang, debu-debu yang menempel,
diperlukan proses pencucian substrat sebelum melanjutkan ke proses selanjutnya. Hal
ini bertujuan untuk menghilangkan kontaminan-kontaminan yang terdapat pada
permukaan substrat dan untuk mengontrol keberadaan oksida yang tumbuh pada
permukaan substrat. Dalam proses pencucian substrat dibutuhkan alat dan bahan
yang harus dipersiapkan dengan baik, terutama peralatan yang dapat menunjang
keselamatan ketika melakukan proses pencucian substrat. Berikut adalah alat dan
bahan yang dibuthkan:
1. DI Water
2. Gas Nitrogen
3. Chemical Apron, Chemical Gloves dan Face Shield
4. Wafer dippers and Holders
5. Gelas Beker Pyrex
6. NH4OH
7. H2O2
Penelitian ini, digunakan standar pembersihan substrat silikon RCA-1 yang
telah dikembangkan oleh Werner Kern pada tahun 1960-an. Berikut merupakan
langkah – langkah yang dilakukan dalam proses pencucian substrat:
1. Masukkan 325 ml DI Water dan 65 ml NH4OH (27%) ke dalam gelas beker
Pyrex.
menit larutan akan mendidih, dan hal tersebut mengindikasikan bahwa larutan
telah siap digunakan.
4. Kemudian rendam substrat silikon didalam larutan tersebut selama 15 menit.
5. Setelah direndam selama 15 menit didalam larutan, pindahkan substrat dari
larutan kemudian alirkan DI water pada substrat silikon.
6. Keringkan substrat silikon dengan cara menyemprotkan gas N2.
B. Oksidasi
Proses oksidasi merupakan proses pembentukkan lapisan SiO2 diatas
permukaan wafer silikon. Proses ini merupakan salah satu proses yang sangat penting
pada teknologi sensor gas. Lapisan oksida dapat berfungsi sebagai lapisan isolator
antar lapisan dan juga sebagai masker pencegah masuknya ketidakmurnian. Selain itu
juga lapisan oksida berfungsi untuk mengisolasi silikon dari interkoneksi, dan
menjaga agar silikon tidak terpengaruhi langsung dengan udara terbuka.
Pada dasarnya substrat silikon yang belum digunakan sudah memiliki lapisan
oksida yang sangat tipis diatas permukaannya, tebalnya sekitar ± 10 Å. Lapisan
oksida ini terbentuk akibat terjadinya reaksi antara oksigen luar dengan lapisan
substrat silikon.
Dalam pemrosesan semikonduktor terdapat beberapa macam cara untuk
melakukan proses oksidasi. SiO2 dapat ditumbuhkan dengan 2 macam metoda, yaitu
rendah (200-500oC). Silikon yang ditumbuhkan dengan mengguanakan metode
temperatur tinggi dapat diproses dengan menggunakan salah satu reaksi kimia berikut
ini:
Oksidasi kering: Si + O2 SiO2
Oksidasi basah: Si + 2H2O SiO2 + 2H2
Sedangkan untuk temperatur rendah dipergunakan CVD (Chemical Vapour
Deposition), dengan reaksi yang terjadi yaitu:
CVD: SiH4 + 2O2 SiO2 + 2H2O
Pada proses oksidasi peralatan dan bahan yang digunakan yaitu tungku
oksidasi. Tungku oksidasi yang digunakan terdiri dari dua buah tungku, yaitu tungku
untuk oksidasi kering dan tungku untuk oksidasi basah. Pada dasarnya kedua tungku
tersebut memiliki spesifikasi yang sama, yang menjadi pembedanya hanyalah jenis
gas yang dimasukkan kedalam tungku. Tungku ini dapat beroperasi hingga suhu
1100oC, dan gas yang dimasukkan kedalam tungku dapat berupa gas nitrogen (N2),
oksigen (O2), dan uap air dengan kecepatan aliran gas dapat diatur yaitu sampai
dengan 100 sccm (standar centimeter cubic per minute).
Langkah awal yang harus dilakukan sebelum memulai proses oksidasi yaitu
menentukan beberapa parameter oksidasi yaitu dengan cara sebagai berikut:
1. Menentukan jenis oksidasi yang digunakan, apakah oksidasi kering atau
basah.
melihat grafik pada gambar 3.5.
Gambar 3.5 Grafik Penumbuhan Oksidasi Kering
Pada penelitian ini digunakan proses oksidasi kering pada suhu 1100oC
selama 130 menit. Hal ini dikarenakan silikon yang dioksidasi menggunakan metoda
oksidasi kering akan memiliki karakteristik bahan yang baik dan kualitas dielektrik
yang dihasilkan baik, meskipun proses penumbuhan oksidanya lambat. Proses
oksidasi kering dilakukan dengan cara mengalirkan gas oksigen (O2) yang sangat
C. Penumbuhan Film Tipis
Penumbuhan film tipis Au diatas substrat silikon dilakukkan dengan
menggunakan metode Sputtering. Jenis Sputtering yang digunakan yaitu Sputtering
DC . Adapun alat dan bahan yang digunakan untuk penumbuhan film tipis elektroda
yaitu sebagai berikut:
1. Emas, bahan yang digunakan untuk membuat elektroda. Hal tersebut
dikarenakan emas memiliki konduktivitas listrik dan panas yang baik jika
dibandingkan dengan logam yang lainnya, dan juga memiliki ketahanan
korosi.
2. Kromium, digunakan untuk merekatkan emas diatas pemukaan substrat
silikon.
3. Substrat. Substrat yang digunakan yaitu Si dengan orientasi <111>.
Gambar 3.6 Substrat Silikon
4. Sputtering. Sputtering berfungsi untuk mendeposisikan kromium dan emas ke
atas substrat silikon. Sputtering yang digunakan yaitu tipe Telegraph Square
Gambar 3.7 Sputtering Telegraph Square Drive Lorton VA 22079
Proses Sputtering yang dilakukan, dimulai dengan memvakumkan chamber
dengan menggunakan pompa, hingga tekanan didalam chamber mencapai 5,9x10-5
Torr. Kemudian, chamber dialiri gas Argon dengan tekanan sekitar 4mTorr ± 0,1
mTorr. Material yang akan dideposisikan dengan menggunakan metode ini yaitu Au
diatas substrat silikon.
Sebelum dilapisi dengan emas, substrat dilapisi dengan kromium terlebih
dahulu. Pelapisan kromium dilakukan selama 2 menit, yang kemudian langsung
dilanjutkan dengan melapisi emas selama 10 menit.
Gambar 3.9 Substrat Silikon Yang Telah Dilapisi Emas
D. Fotolithografi
Fotolithografi merupakan proses pemindahan pola dari masker ke medium
lain dengan menggunakan radiasi cahaya yang umumnya dengan panjang gelombang
yang berada pada daerah ultraviolet. Medium lain yang menerima pemindahan pola
dan terbuat dari bahan yang peka terhadap perubahan cahaya disebut fotoresis.
Namun untuk pemindahan pola dari lapisan fotoresis kelapisan dibawahnya,
dilakukan melalui proses etsa. Beberapa proses lithografi ini dilakukan didalam
ruangan gelap. Secara sistematis proses lithografi dapat dilihat pada gambar dibawah
Gambar 3.10 Rangkaian Proses Lithografi
1. Pre-Bake
Tujuan dari proses ini yaitu untuk menghilangkan uap air yang berada
dilapisan luar wafer silikon, selain itu juga untuk merekatkan antara wafer dengan
resis , agar rekatan yang terjadi kuat. Pada proses penelitian ini, prebake dilakukan
dengan temperatur 85oC selama 3 menit didalam oven produksi The Grieve
Gambar 3.11 Oven
2. Pelapisan Resis
Resis yang digunakan dalam proses ini yaitu ma- P215s resis positif, dimana
proses pelapisannya menggunakan spin coater tipe P–6000 produksi Intergrated
Technologies. Inc. Proses ini dilakukan segera setelah wafer dikeluarkan dari oven.
Lapisan resis yang terbentuk ditentukan oleh waktu putar dan banyaknya resis yang
diteteskan.
berada ditengah-tengah spinner. Kemudian nyalakan pompa agar silikon tidak
terlempar ketika spinner dinyalakan, dan juga pada bagian ujung silikon harus
ditempelkan selotip. Ketika akan melapisi resis keatas substrat silikon, resis harus
diteteskan tepat pada bagian tengah silikon dan diratakan keseluruh permukaan. Lalu
tutuplah spinner dan nyalakan hingga kecepatan putar spinner mencapai 3000 rppm
selama 30 detik. Waktu yang dibutuhkan tersebut sangat bergantung kepada ukuran
wafer, untuk wafer yang ukurannya besar dibutuhkan waktu pemutaran yang lebih
lama.
3. Soft Bake
Setelah proses pelapisan, komposisi film yang dihasilkan terdiri dari
20%-40% berat pelarut. Langkah selanjutnya setelah dilakukan proses pelapisan disebut
post bake atau soft bake. Proses soft bake dilakukan dengan tujuan untuk
menghilangkan semua bahan pelarut dari fotoresis, sehingga membuat lapisan
fotoresis menjadi bersifat fotosensitif. Secara umum tujuan dari proses soft bake yaitu
untuk mempermudah pada saat proses penyinaran, lapisan resis tetap kuat ketika
dilakukan proses developer, dan untuk menambah daya adhesi antara lapisan resis
dan lapisan dibawahnya.
Apabila pengeringan yang dilakukan pada proses ini dilakukan dalam waktu
yang sangat lama maka lapisan resis akan kehilangan kepekatan cahaya, namun
sangat minim daya adhesi antara lapisan resis dan lapisan bawahnya akan menjadi
kurang kuat. Oleh karena itu, harus diusahakan menggunakan waktu pengeringan
yang cukup untuk menguatkan film tetapi tidak mengakibatkan polimerisasi.
Pada penelitian ini, proses soft bake dilakukan dalam oven dengan temperatur
150oC selama 15 menit. Oven yang digunakan pada proses ini sama dengan oven
yang digunakan pada proses pre-bake.
4. Pelurusan dan Penyinaran
Dalam proses ini dibutuhkan ketelitian, kecermatan dan juga kesabaran. Hal
ini dikarenakan apabila terjadi pergeseran sedikit antar masker akan mengakibatkan
pergeseran kedudukan lapisan satu dengan lapisan yang lainnya. Oleh karena itu
proses ini sangat menentukan keberhasilan fabrikasi devais bertingkat.
Dalam proses penyinaran seharusnya menggunakan alat alignment (pelurus)
masker, yang terdiri dari sumber cahaya (sinar ultra violet atau lampu merkuri) dan
suatu alat yang dapat digeser pada sumbu x, y dan z memutari sumbu putarnya.
Namun dikarenakan alat tersebut sedang rusak maka dalam proses penyinaran ini
peneliti menggunakan metode primitif yaitu dengan dijemur dibawah terik sinar
matahari. Dalam menggunaan metode ini ada terdapat beberapa hal yang harus
diperhatikan yaitu diantaranya proses penyinaran harus dilakukan ketika cuaca cerah
Gambar 3.13 Metoda Penyinaran
Pada saat penyinaran inilah terjadi pemindahan pola ke wafer. Proses
penyinaran dapat mengakibatkan lapisan resis akan mengalami perubahan akibat
polimerisasi. Pada resis positif, bagian yang disinari akan mudah larut pada saat
dilakukan proses development dan hasilnya akan sama dengan pola pada maskernya
apabila kita menggunakan film positif. Sedangkan untuk fotoresis negatif, bagian
yang disinari menjadi tidak larut pada saat proses development, sedangkan pola yang
dihasilkan adalah kebalikan dari pola maskernya.
Penyinaran yang tidak cukup akan mengakibatkan daya adhesi yang kurang
baik, sehingga mengakibatkan terkikisnya resis pada proses development. Lamanya
waktu penyinaran bergantung pada kekuatan lampu yang digunakan dan jarak lampu
Pada penelitian ini menggunakan jenis fotoresis positif dengan menggunakan
negatif film dan lamanya waktu penyinaran yang dibutuhkan dengan menggunakan
sinar matahari yaitu selama ±2 menit.
5. Development
Setelah dilakukan proses penyinaran, maka proses selanjutnya yang dilakukan
yaitu development. Proses ini dilakukan dengan tujuan untuk menimbulkan pola pada
resis, dengan cara mencelupkan substrat kedalam larutan developer. Larutan
developer yang digunakan dalam penelitian ini yaitu MF319.
Gambar 3.14 Proses Development
Pada proses ini, substrat dicelupkan pada larutan developer hingga pola pada
resis benar-benar terbentuk. Setelah pola benar-benar terbentuk segera angkat substrat
dari cairan developer.
Proses postbake dilakukan dengan tujuan untuk meningkatkan daya adhesi
resis, karena pada saat proses development terdapat kemungkinan resis akan menjadi
lunak dan mudah terlepas. Temperatur dan waktu yang digunakan pada proses
postbake berbeda dengan proses prebake. Pada proses postbake temperatur yang
digunakan lebih tinggi sehingga menambah daya tahan resis, dan mengakibatkan
sulitnya proses pembersihan fotoresis pada proses etsa berlangsung.
Secara umum fungsi dari proses postbake yaitu untuk menghilangkan atau
membuang bahan pelarut resis yang masih menempel, memperbaiki perekatan dan
menaikkan daya tahan resis terhadap proses selanjutnya yaitu proses etsa. Proses
postbake dilakukan dengan cara memanaskan substrat didalam oven dengan
temperatur sekitar 85oC selama 5 menit.
7. Etsa
Proses etsa pada penelitian ini merupakan proses yang bertujuan untuk
membuka lapisan emas yang tidak tertutup oleh resis. Lapisan emas yang tidak
dibutuhkan dilarutkan dengan cara dicelupkan kedalam larutan etsa dengan waktu
yang cukup hingga lapisan emas terbuang. Terdapat dua macam etsa yang sering
digunakan, yaitu etsa kering dan etsa basah. Pada etsa basah digunakan larutan,
sedangkan etsa kering menggunakan plasma berbentuk gas yang ditembakkan pada
bahan yang akan dietsa, biasanya menggunakan gas HCl. Pada penelitian ini metoda
Untuk mengetsa lapisan emas digunakan larutan KI dan I2. Komposisi larutan
yang digunakan yaitu 1:4:40 untuk I2:KI:H2O. Sebelum digunakan larutan harus
diaduk terlebih dahulu. Proses ini diamati hingga terlihat lapisan emas terkikis.
Langkah selanjutnya yaitu mengangkat wafer dari larutan dan dimasukkan kedalam
DIH2O digoyang dan diangkat.
8. Pembersihan Bahan Fotoresis
Pembersihan bahan fotoresis yang tersisa dapat juga disebut dengan
stripping atau cleaning. Pada pola yang telah terbentuk masih terdapat lapisan resis
diatasnya, sehingga dibutuhkan proses stripping agar lapisan yang tidak berguna
dapat terbuang. Setiap jenis larutan stripping digunakan untuk resis yang berbeda.
Untuk penelitian ini larutan yang digunakan yaitu aseton, karena resis yang
digunakan yaitu resis positif.
E. Pemotongan Elektroda
Proses pemotongan substrat yang digunakan dalam penelitian ini dilakukan
secara manual dengan menggunakan mata intan. Alat ini berfungsi untuk memotong
substrat sesuai dengan ukuran dan bentuk yang diinginkan. Adapun langkah
pemotongan substratnya dengan cara menggesekkan pemotong diatas substrat lalu
Pada penelitian, heater dibuat dengan menggunakan teknologi film tebal dan
metoda screen printing. Dalam pembuatannya, untuk menghasilkan heater haruslah
melewati beberapa proses yaitu diantaranya pencucian substrat, pembuatan screen,
penumbuhan film tebal, pengeringan dan pembakaran.
A. Pencucian Substrat
Substrat yang digunakan dalam pembuatan heater yaitu substrat alumina.
Substrat alumina merupakan salah satu komponen yang umum digunakan untuk
penumbuhan film tebal. Sebelum digunakan substrat harus dicuci terlebih dahulu
dengan cara direndam didalam beaker glass yang berisikan dye water, kemudian
dimasukkan ke dalam Ultrasonic cleaner selama 5 menit.
B. Pembuatan Screen
Agar pola heater yang terbentuk diatas substrat sesuai dengan yang kita
inginkan, maka haruslah terlebih dahulu membentuk pola diatas screen sesuai dengan
yang dibutuhkan. Selain memiliki fungsi sebagai pembentuk pola, screen juga
berfungsi untuk menentukan ketebalan pasta yang diendapkan pada substrat. Screen
terbuat dari bahan stainless steel yang berlubang-lubang dan diregankan pada sebuah
frame yang biasanya terbuat dari bahan alumunium. Sebagian dari proses ini harus
digunakan dalam proses ini tidak boleh terkena cahaya secara langsung. Adapun alat
dan bahan yang dibutuhkan dalam proses ini yaitu sebagai berikut:
1. Screen. Dalam penelitian ini digunakan screen yang diproduksi oleh Central
SPS dan memiliki kerapatan 325 mesh.
Gambar 3.15 Screen
2. CDF3 (Capilarry Direct Film), yaitu merupakan emulsi film yang dapat
digunakan sebagai bidang cetak tembus. CDF 3 ini tidak boleh terkena sinar
atau cahaya secara langsung.
3. Ulano 5, merupakan pasta pengahapus yang dapat langsung dipakai untuk
menghapus Ulano CDF Direct Film atau Ulano Line Direct yang telah
merekat pada screen.
screen yang tidak tertutup CDF 3.
Gambar 3.17 Ulano 133
5. Screen Maker, yaitu alat yang digunakan untuk proses penyinaran dengan
menggunakan sinar UV. Screen marker yang digunakan merupakan screen
marker prosuksi Richmond tipe 3000T.
Gambar 3.18 Screen Maker
Gambar 3.19 Ortho Film
Untuk membuat pola diatas screen, terdapat beberapa proses yang harus
dilakukan, seperti yang tersusun secara sistematis pada bagan dibawah ini:
Hal ini dilakukan karena screen dapat menentukan ketebalan pasta yang akan
diendapkan diatas substrat. Dalam penelitian ini, digunakan screen dengan
kerapatan 325 mesh dan berukuran 20 cm x 20 cm.
Setelah menentukan screen yang akan digunakan, langkah selanjutnya yang harus
dilakukan yaitu membersihkan screen dengan menggunakan Ulano 5 agar pola
screen yang telah terbentuk sebelumnya menghilang. Sebelum screen dilapisi
oleh ulano 5, screen harus dibasahi terlebih dahulu. Lalu pada bagian depan dan
belakang screen diolesi dengan Ulano 5 sambil disikat dengan menggunakan
penyikat khusus, agar pola screen yang telah terbentuk sebelumnya benar-benar
hilang. Lalu screen didiamkan selama 5 menit namun jangan sampai ulano 5
mengering. Setelah didiamkan 5 menit, screen disemprot dengan air bertekanan
tinggi.
Gambar 3.21 Pembersihan Screen
Kemudian keringkan dengan menggunakan hair dryer, hingga screen benar-benar
Gambar 3.22 Pengeringan Screen.
Lalu setelah screen benar-benar kering, kertas film CDF3 yang telah dipotong
kedalam ukuran 10 cm x 10 cm diletakkan dibagian tegah pada permukaan depan
screen. CDF 3 diletkkan diatas screen dengan bagian emulsinya dibagian atas,
dan rekatkan selotip sedikit pada salah satu sisi CDF 3 agar tidak mudah
bergerak. Kemudian pada permukaan bagian belakang screen dilapisi Ulano 133,
tepat dibelakang lapisan CDF 3. Lepaskan selotip yang merekat pada salah satu
sisi CDF 3, kemudian keringkan dengan hair dryer selama 15 menit.
Setelah Ulano 133 benar-benar kering, lapisan plastik/mylar pada CDF3 dicabut
secara hati-hati. Selanjutnya rekatkan ortho-film tepat dibagian atas CDF3 yang
telah dilepas lapisan plastiknya.
Kemudian screen diletakkan ditengah-tengah bidang penyinaran pada mesin
penyinaran, proses ini dinamakan fotografi. Hal ini dilakukan agar terbentuknya
pola ortho-film pada CDF 3 yang tidak tertembus cahaya, dan pada proses ini juga
terjadi reaksi antara ortho-film yang menutupi lintasan cahaya dan CDF 3. Sinar
bertekanan tinggi secara perlahan dan hati-hati agar pola yang terbentuk tidak
rusak. Setelah pola tampak dan terbentuk, selanjutnya screen dikeringkan dengan
menggunakan hair dryer hingga kering.
Dan proses yang terakhir yaitu pada bagian screen yang belum tertutupi oleh CDF
3 dilapisi kembali dengan Ulano 133 yang diratakan dengan menggunakan rakel
dan dikeringkan dengan menggunakan hair dryer. Agar hasil yang dihasilkan
lebih baik, sebaiknya screen dibiarkan mengering selama 24 jam.
Setelah semua proses tersebut dilakukan, maka terbentuklah pola diatas
screen sesuai dengan yang dibutuhkan. Seperti yang tertera pada gambar dibawah ini.
Gambar 3.23 Pola Yang Terbentuk Diatas Screen
C. Penumbuhan Film Tebal
Setelah pola terbentuk di atas screen, selanjutnya dilakukan proses
penumbuhan film tebal diatas substrat alumina. Adapun alat dan bahan yang
1. Screen yang telah memiliki pola heater dengan kerapatan 325 mesh, produksi
Central SPS.
3.24 Screen Yang Telah Memiliki Pola
2. Pasta, menggunakan pasta konduktor terbuat dari PdAg yang diproduksi oleh
Dupont dengan nilai lembar resistan 15 –30 mΩ/square dan tipe produk yaitu
Dupont 7484 .
Gambar 3.25 Pasta PdAg
3. Substrat Alumina (Al2O3) 96% dengan ukuran 5cm x 5cm dan ketebalan 0,7
Gambar 3.26 Substrat Alumina
4. Screen Printer, digunakan untuk menumbuhkan film tebal PdAg diatas
substrat alumina sesuai dengan pola yang telah dibentuk pada screen. Screen
Printer yang digunakan diproduksi oleh de Haart tipe SP SA 40.
Gambar 3.27 Screen Printer de Haart
5. Oven, berfungsi untuk mengeringkan pasta setelah pasta dicetak diatas
substrat. Oven yang digunakan diproduksi oleh Cole – Parmer Instrument
Gambar 3.28 Oven Cole – Parmer Instrument Company
6. Furnace Infra Red, berfungsi untuk melakukan proses pembakaran dimana
senyawa-senyawa kimia yang ada pada pasta dirubah menjadi lapisan yang
bersifat konduktor, resistor atau dielektrik. Jenis tungku yang digunakan
adalah Conveyor Belt Furnace RTC LA-310.
Gambar 3.29 Conveyor Belt Furnace RTC LA-310
Untuk membuat heater, terdapat beberapa proses yang harus dilakukan yaitu seperti
Gambar 3.30 Langkah-langkah Pembuatan Heater
Langkah awal yang harus dilakukan dalam pembuatan heater yaitu
mempersiapkan alat bahan yang akan digunakan. Pastikan semua alat dan
bahan yang dibutuhkan sudah siap pakai. Pada langkah ini kita juga harus
memastikan apakah pasta yang akan digunakan telah siap pakai atau tidak.
Namun dikarenakan pasta disimpan didalam kulkas dalam jangka waktu yang
sangat lama, maka sebelum memakai pasta untuk proses selanjutanya
Gambar 3.31 Persiapan Pasta
Setelah mempersiapkan alat dan bahan, langkah berikutnya yaitu pencetakkan
heater. Pertama-tama screen yang telah memiliki pola heater diset pada
screen printer dan letakkan juga substrat yang akan digunakan pada screen
printer. Kemudian atur posisi screen terhadap substrat sehingga posisi pola
heater tepat berada di atas substrat.
Gambar 3.32 Pelurusan Posisi Substrat Dengan Screen
Agar mempermudah proses pelurusan antara substrat dengan pola pada screen,
menutupi pola pada screen.
Gambar 3.33 Peletakkan Ortho-film Di atas Substrat
Kemudian lakukan pengaturan jarak snap-off dan tekan rakel pada screen printer,
dan tuangkan pasta PdAg pada bagian atas pola pada screen.
Gambar 3.34 Penuangan Pasta PdAg Pada Screen
Dan setelah itu dilakukan proses pencetakkan dengan pasta konduktor dari bahan
Gambar 3.35 Pencetakkan Pasta PdAg
Maka didapatkan film tebal heater yang terbentuk diatas substrat alumina.
Gambar 3.36 Heater Yang Telah Ditumbuhkan Diatas Substrat Alumina
D. Pengeringan
Selanjutnya heater dikeringkan dengan menggunakan oven selama 15 menit
dengan temperatur yang digunakan sebesar 195oC. Tujuan dari proses ini yaitu agar
lapisan heater yang telah dicetak cepat mengering. Apabila masih terdapat pola yang
bentuknya tidak bagus, dan ingin dilakukan pengulangan maka pola dapat dihapus
Gambar 3.37 Heater Yang Masih Basah Diletakkan Didalam Oven
E. Pembakaran
Setelah heater menjadi kering, heater harus dibakar dalam temperatur tinggi
dengan menggunakan tungku pembakaran produksi Radiant Technology Corporation.
Tungku pembakaran ini terbagi menjadi 3 zone pembakaran dengan temperatur
puncaknya mencapai 850oC . Lamanya waktu pembakaran kurang lebih selama 30
menit. Pada proses ini senyawa-senyawa kimia yang terdapat pada pasta dirubah
menjadi lapisan yang bersifat konduktor, reistor atau dielektrik.
F. Pemotongan Heater
Setelah heater terbentuk, selanjutnya substrat alumina dipotong sesuai ukuran
heater yang terbentuk. Pemotongan substrat dilakukan dengan menggunakan mata
intan.
Gambar 3.39 Alat Pemotong Substrat
3.4.3.3. Pembuatan Lapisan Sensitif
Komponen berikutnya yang harus dibuat yaitu lapisan sensitif. Lapisan ini
dibuat dengan menggunakan metode sol-gel. Oleh karena itu, langkah pertama yang
harus dilakukan yaitu pembentukkan pasta SnO2. Berikut ini dipaparkan prosedur
pembuatan pasta SnO2:
1. Persiapkan bahan – bahan yang akan digunakan yaitu serbuk SnCl,
isopropanol, propanol dan Air. Perbandingan komposisi bahan yang akan
Gambar 3.40. Serbuk SnCl
2. Haluskan serbuk SnO2 dengan menggunakan mortar dan pestile selama ± 1
jam tanpa henti. Hal ini dilakukan agar ukuran partikel SnO2 menjadi skala
nano.
3. Campurkan serbuk SnO2 yang telah dihaluskan dengan 2/3 bagian propanol
dan 1/3 air, kemudian aduk selama 1 jam sambil dipanaskan pada suhu 80oC.
4. Bakar larutan yang telah dibuat didalam oven dengan suhu 300oC. Setelah
dilakukan tahap ini larutan akan berubah menjadi serbuk.
5. Campurkan sisa air, isopropanol dan sisa propanol dengan serbuk dan aduk
selama 1 jam tanpa dipanaskan hingga dihasilkan pasta yang jernih dan
homogen.
Dari keseluruhan proses tersebut dapat dihasilkan sol-gel yang selanjutnya
Gambar 3.41 Pasta SnO2
Selanjutnya untuk membentuk lapisan sensitif, pasta SnO2 yang telah
terbentuk diteteskan tepat atas elektroda yang kemudian diratakan dengan
menggunakan squeege. Agar pasta tidak melapisi kontak, maka sebelum dilapisi
SnO2 bagian kontak harus ditutup dengan menggunakan solatip terlebih dahulu.
Setelah pasta mengering barulah selotip dibuka.
3.4.4. Pengujian Sensor
Dalam penelitian ini, dilakukan beberapa pengujian kepada sensor gas.
Pengujian yang dilakukan yaitu bertujuan untuk mengetahui temperatur operasional
terhadap resistansi sensor dan lainnya. Adapun alat dan bahan yang dibutuhkan yaitu:
Power Supply (sumber arus searah) dengan merk Kenwood Regulated Power
Gambar 3.42 Sumber Arus Searah
Multimeter Digital dengan merk Sanwa Digital Multimeter tipe PC 500.
Gambar 3.43 Multimeter Digital
Thermometer Digital dengan merk Lutren TM-914C.
Chamber
Gambar 3.45 Chamber
Gas CO
Gambar 3.46 Tabung gas CO
Berikut merupakan pemaparan prosedur pengujian sensor:
A. Pengujian Heater
1. Rangkailah power supply, multimeter digital, thermometer digital dan
Gambar 3.47 Rangkaian Pengujian Heater
2. Aliri arus DC pada rangkaian, yang bertujuan untuk menghasilkan panas
pada heater . Variasikan nilai suhu kerja mulai dari suhu ruang.
3. Amati perubahan resistansi dan catat hasil pengamatan.
B. Pengujian Perubahan Resistansi Sensor Gas Terhadap Perubahan Suhu
1. Buatlah rangkaian pengujian seperti gambar dibawah ini.
2. Catatlah suhu ruang, dan resistansi yang terukur, tepat sebelum chamber
dialiri gas CO.
3. Aliri gas CO kedalam chamber dengan konsentrasi gas sebesar 10 ppm,
rubahlah arus masukkan untuk merubah suhu pada heater.
KESIMPULAN DAN SARAN
5.1. Kesimpulan
Berdasarkan uraian pada pendahuluan, dasar teori, hasil penelitian dan
pembahasan, maka diperoleh kesimpulan sebagai berikut:
1. Nilai sensitivitas cenderung meningkat pada rentang temperatur 30,5o –
95,2oC, namun sensitivitas kembali turun ketika tempaeratur 113,7o – 140oC.
2. Komposisi lapisan sensitif terdiri dari Oksigen dan Stannum dengan
persen massa Oksigen (O) 22,43 % dan Stannum (Sn) 1,78 %.
3. Morfologi permukaan lapisan sensitif yang terbentuk terdapat pori-pori
dan memenuhi kriteria sebagai material oksida untuk aplikasi sensor gas.
5.2. Saran
1. Untuk mengetahui lebih jauh faktor-faktor yang mempengaruhi kinerja
sensor, hendaknya dilakukan penelitian lebih lanjut dengan perlakuan
yang berbeda, misal dengan mengganti emas yang digunakan pada
elektroda dengan logam lain.
2. Diadakan penelitian selanjutnya mengenai pengaruh ketebalan lapisan film
Daftar Pustaka
Azom. (2004). Tin Oxide (SnO2) Stannum Oxide-Properties And Application
[Online]. Tersedia:http://www.azom.com/article.aspx?ArticleID=2358
Batan. (2012). Teknologi Plasma Sputtering dan Aplikasinya [Online]. Tersedia: http://www.batan.go.id/ptapb/sputtering.php
Batzill M., Ulrike D. (2005). The Surface and Material Science of Thin Oxide
[Online]. Tersedia:
http://www.surface.tulane.edu/pdf/surface%20science%20of%20Tin%20 Oxide.pdf
Bullionvault. (2011). Gold Properties [Online]. Tersedia: http://gold.bullionvault.com/How/GoldProperties
Hermida I.D.P. (2003). Perancangan, Fabrikasi dan Karakterisasi Transistor PMOS Didalam N-Well. Thesis untuk Institut Teknologi Bandung.
Hermida I.D.P., Lilis R. (2009). Rancang Bangun Sistem Pemanas Sensor Gas CO Berbasis Bahan SnO2 Menggunakan Teknologi Film Tebal [Online].
Tersedia:http://isjd.pdii.lipi.go.id/admin/jurnal/91096774%20ta%20ada%2 0h%2070%2071.pdf
Hiskia, Hermida I.D.P., (2006). Pengembangan Sensor Gas Carbon Monoxide
(CO) Berbasis SnO2 [Online]. Tersedia:
http://elib.pdii.lipi.go.id/katalog/index.php/searchkatalog/downloadDataby Id/7039/7039.pdf
IAPA. 2003. Tersedia: http://www.iapa.ca/pdf/carbon_monoxide_feb2003.pdf [Online].
Properties and Carrieer Conversion of SnO2:Nd Thin Film. TUBITAK
doi:10.3906/fiz-0707-4.
Khalil A., Sri Y.P., dan Darminto. (2009). Pengaruh Doping Emas dan Perlakuan Anil Pada Sensitivitas Lapisan Tipis SnO2 Untuk Sensor Gas CO [Online].
Tersedia: http://kaisnet.files.wordpress.com/2010/11/almunawar-khalil.pdf
Kuang Q., Lao C.S., Li Z., Xie Z., Zheng L., dan Wang Z. (2008). Enhancing The Photon and Gas Sensing Properties of a Single SnO2 Nanowire Based
Nanodevice by Nanoparticle Surface Functionalization. Journal Physics Chemistry C, Vol. 112, No. 30, 2008.
Lee A.P., Brian J.R. (1999). Temperature Modulation in Semiconductor Gas Sensing [Online]. Tersedia: http://elsavier.nl/locate/sensorb.
Lentech. (2011). Gold Properties [Online]. Tersedia:
http://www.lenntech.com/periodic/elements/au.htm.
Mahmoud S.A., A. Ashour, dan H.H. Afifi. (1994). Effect of Some Spray Pyrolysis Parameters On Electrical And Optical Properties of ZnS Films. Thin Solid Film Journal Volume 248, Issue 2, Pages 137-271.
Manjula P.S., Arunkumar, Sunkara V.M. (2010). Au/SnO2 an Exellent Material
For Room Temperature Carbon Monoxide Sensing [Online]. Tersedia: http://elsevier.com/locate/snb
Rauhillah E. (2012). Karakterisasi Tungsten Trioksida Untuk Aplikasi Sensor Gas CO dengan Menggunakan Teknologi Film Tebal. Skripsi untuk Universitas Pendidikan Indonesia.
Reade. (2012). Tin Oxide / Stannous Oxide Powder (SnO) / Stannic Oxide Powder
(SnO2) from READE [Online]. Tersedia:
Retnaningsih L., I Dewa P.H. (2010). Pengaruh Kelembaban dan Temperatur pada Lapisan Tipis SnO2 Sebagai Sensor gas CO [Online]. Tersedia:
http://jurnal.pdii.lipi.go.id/admin/jurnal/10310326330_1411-8289.pdf
Retnaningsih L., Lia M., Gandi S., dan Elli H.E. (2002). Pengaruh Dimensi Komponen dan Komposisi Pasta Terhadap Proses Pembuatan Rangkaian Hibrid Film Tebal. Jurnal Elektronika dan Telekomunikasi, No.1 Vol. 11.
Technology Associates. (1982). Semiconductor Technology Handbook.
Tipler P.A. (2001). Fisika untuk Sains dan Teknik, edisi ketiga. Erlangga. Jakarta.
Sharma R.P., P.K. Khanna. (2012). Lead Free Packaging of Pt Micro-heater for
High Temperature Gas Sensor [Online]. Tersedia:
http://elsevier.com/locate/fuel
Takarazuka. (1993). The Tin Oxide Gas Sensor [Online]. Tersedia: http://iopscience.iop.org/0957-0233/4/7/001
Wang C., Yin L., Zhang L., Xiang D., dan Gao R. (2010). Metal Oxide Gas Sensor: Sensitivity and Influencing Factor. SENSOR ISSN 1424-8220.
Widodo S. (2010). Teknologi Sol Gel Pada Pembuatan Nano Kristalin Metal Oksida Untuk Aplikasi Sensor Gas. Seminar Rekayasa Kimia dan Proses 2010 ISN: 1411-4216.
Yunas J., Lia M. (2001). Aplikasi Sistem Sputtering Untuk Deposisi Lapisan Tipis
[Online]. Tersedia:
Anonim. 2010. Tersedia:
http://ik.pom.go.id/wp-content/uploads/2011/11/KARACUNAN_KARBON_MONOKSIDA.doc [Online].
Anonim. 2012. Tersedia: http://www.epa.gov/iaq/co.html [Online].
