PEMBUA TAN SAMBUNGAN PN SEMIKONDUKTOR ZoO DAN KONDUKTOR AI DENGAN TEKNIK SPUTTERING

Pembualan Sambungan PN Semikonduktor ZnO don Konduktor Al dengan Teknlk Sputtering (Yunanto)

PEMBUA TAN SAMBUNGAN PN SEMIKONDUKTOR

ZoO DAN KONDUKTOR AI DENGAN TEKNIK SPUTTERING

Yunanto, TrimardjiAtmono

Pusat Penelitian daD Pengembangan Teknologi Maju-BA TAN JI. Babar Sari, Kotak Pas 8, Yogyakarta 5500

ABSTRAK

PEMBUATAN SAMBUNGAN PN SEMIKONDUKTOR ZoO DAN KONDUKTOR AI DENGAN TEKNIK SPUTTERING. Telah dilakukan pembuatan sambungan pn semikonduktor ZoO daDkonduktor AI dengan teknik sputtering. Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui terbentuknya sambungan pn bahan semikonduktor ZoO yang diberi pengotor dengan lapisan tipis Aluminium. Pemberian pengotor dengan lapisan tipis AI ini menggunakan teknik sputtering. Untuk mengetahui telah terbentuk sambungan pn dilakukan pengukuran :hubungan tegangan dengan arus, hubungan tegangan daD kapasitansi, tahanan maju daDmundur

.

Untuk mendapatkan sambungan pn yang baik semikonduktor ZnO diberi pengotor dengan beberapa macam variasi dosis dari pengotor Aluminium. Sedangkan untuk mendapatkan dosis daDtenaga yang sesuai dilakukan variasi tekanan gas, waktu deposisi daD days elektroda, Pengukuran hubungan tegangan daD arus dilakukan dengan Curve tracer, pengukuran tegangan daDkapasitansi dilakukan dengan LCR meter, pengukuran tahanan maju daDmundur dilakukan dengan Multimeter meter digital. Dari hasil percobaan yang dilakukan diperoleh sambungan pn yang paling baik dengan tegangan dadal maju6,5 Volt, tegangan dadal mundur 150 Volt, tahanan maju paling kecil2,1 K Ohm daDtahanan mundur 19,8 M Ohm.pada kondisi parameter tekanan gas 7,10-2Torr, waktu deposisi 1,25jam, days elektroda 15 Watt.

ABSTRACT

FABRICATION OF THE ZoO SEMICONDUCTOR PN JUNCTION AND THE AI CONDUCTOR BY

SPUTTERING TECHNIQUE. Fabrication of the ZoO semiconductor pn junction and AI conductor have been done. by.. sputtering technique. To know the pnjunction formed, the relation have been determinated between voltage and current, voltage' and capasitance, forward and reverse resistance. The purpose of this research is to know the pn junction formated of the ZoO semiconductormater which is given an impurityof Aluminiumthin film. is used sputtering technique. Where as to get concurrence dose and energy are varied a gas pressure, a deposition time and electrode power. Relation measuring of the voltage and current was done using a Curve tracer, measuring the voltage and capasitance was done using a LCR meter, measuring the forward and reverse resistance a using Digital Multimeter. From this experimentshown the best pnjunction with a forward breakdown voltage of the 6.5 Volt, reverse break down voltage of 150 Volt,.the sr.allest forward resistance 2.1 K Ohm and reverse break down resistance 19.8 M Ohm at parameter condition ofagas pressure 7.10-2Torr, deposition time 1.25hours, electrode power 15Watt.

Kala kuncl: Semikonduktor, ZoO, Sputtering

PENDAHULUAN

Untuk membuat komponen elektronik, salah satu bahan yang paling penting adalah bahan semikonduktor. Bahan yang biasa digunakan untuk keperluan tersebut, adalah bahan semikonduktor Silikon clan Germanium. Bahan Silikon lebih banyak digunakan daTi pads bahan GermaniU111.Hal ini disebabkan karena bahan Germanium mempunyai sifat yang lebih jelek daTi bahan Silikon. Demikian juga dalam eksplotasi penambangan bahan

Germanium lebih sulit. SelDin kedua bahan

semikonduktor tersebut masih ads bahan semikonduktor kompon. Bahan semikonduktor kompon ads 2 macam yaitu Galium Arsenik clan Cadmium Telurida yang biasa digunakan untuk keperluan tertentu misainya, laser, light

emiting diode clan sel surra [1,2]

Dalam pembuatan bahan semikonduktor daTi Silikon, ads beberapa metode yaitu pembekuan normal, metode pemerataan wilayah, metode pelelehan daerah, metode penarikan, metode difusi clan metode epiktasi. Serous metode tersebut semuanya melibatkan suhu tinggi. Pembuatan semikonduktor tipe p atau tipe n yang tidak melibatkansuhu yang tinggi, adalahmetode paduan clan implantasi ion. Metodepaduan biasanya menggunakan pengotor daTi bahan Indium yang mempunyai titik leleh yang rendah sekitar 150 °C. Sedangkan yang metode yang lainya adalah metode implantasi ion, dimana pengotor diionkan, dipercepat disaring clandicangkokkan pads substrat Silikon. Tetapi metode implantasi ion ini peralatannya rumit clanmaltal harganya[3].

Prosiding Pertemuan llmiah IImu Pengetahuan don Teknologi Bahan '99

Serpong, 19

-

20 Oktober 1999

ISSN 1411-2213

Bahan ZoO banyakditelitikegunaannyaoleh para peneliti, terutama di negara maju. Bahan ZoO adalah bahan semikonduktor senyawa grup II-VI dengan lebar pita3,3 eV. StrukturkristalZoOadalahheksagonaldengan a clanc adalah 3,2426 A clan5,1949 A. Di dalam kristal ZoO terdapatkelebihan atom Zn yang disebabkankarena ketidak seimbangan antara atom Zn clan atom 0, menyebabkan dalam kristal ZoO kelebihan atom Zn sebagai atom intersial. Karena kristal netral kelebihan kation, maka akan diimbangi oleh muatan negatip yaitu dua elektron. Elektron-elektron ini bebas bergerak di dalam kristal di bawah medan listrik loaf, sehingga ZoO menjadi bahan semikonduktor tipe n. Bahan ZoO mempunyai sifat piezoelektrik yang besar, kopel elektro mekanikyang besar,akustooptikyang besar,elektrooptik clankoefisien optik non linier, transparansi pada daerah tampak sekitar90% [4,5]

Suatu semikonduktor bila dihubungkan dengan suatu logam yang membuat kontak yang erat, maka elektronberpindahdaTisemikonduktorke logam,sampai perbedaan tenaga Fermi menjadi no I. Dengan berpindahnya elektron daTisemikonduktor ke logam, maka jumlah elektron pada semikonduktor akan berkurang, sehingga semikonduktor menjadi bermuatan positip. Muatan positip ini mengionisasikan donor yang menempati suatu Iebar tertentu daTi semikonduktor terhadap bidang pertemuan logam clansemikonduktor. EIektron lebih dapat memasuki logam tetapi dapat diabaikan dibandingkan denganjumlah eIektronlogam. Di dalam semikonduktor akan terjadi dua daerah yaitu daerahmuatan ruang yang berada dekatpermukaan semikonduktorclandaerah netraldimanaterdapatmuatan positip clan negatip yang sarna. Muatan positip akan menyebabkan terjadinya medan listrikyang arahnya daTi semikonduktor menuju logam di dalam daerah muatan ruang. Medan listrikini akan menaikkantegangandaerah muatan ruang, sehingga menghalangi arus elektronyang berasal daTi daerah netral ke logam. Tegangan yang menghalangi aliran elektron ini disebuttegangan barrier. Pad a sambungan antara logam dengan semikonduktor yang mempunyai tegangan barrier arus mengalir daTiberbagai arab tergantung pada polaritas tegangan.yang diberikan. Bila sambungan logam clan semikonduktor diberi tegangan maju maka semikonduktor akan mempunyai tingkat tenaga yang lebih tinggi daTi pada logam. Hal ini mengakibatkan elektron-elektron pada logam yang dinaikkantenaganya dapat melompati barrier.Konsentrasielektronyang dapat melompati barrier lebih besar yang berada di dalam semikonduktor, sehingga elektron mengalir daTi semikonduktor ke logam Aliran elektron ini tidak tergantung daTi nilai tegangan yang diberikan pada sambungan logam clansemikonduktor. Sedangkan bila sambungan logam clan semikonduktor diberi tegangan mondor, maka elektron tidak dapat melompati tegangan barrier,sehinggahanya arus yang kedl sajayangmengalir daTisemikonduktorke logam [3).

.,.,t;;

Teknik sputtering yang digunakan disini adalah teknik sputtering DC, karena target yang digunakan daTi bahan semikonduktor. Tegangan tinggi DC yang diberikan pada elektroda menyebabkan ion positip bergerak bebas daTianoda menuju katoda, sedangkan ion negatip bergerak menuju anoda. Dalam pergerakan menuju katoda ion positip tersebut akan dipercepat oleh medan listrik karena ada beda tegangan. Selanjutnya ion positip mendapat percepatan daTigaya yang ditimbulkan oleh medan listrik, akan bergerak menuju katoda clan menumbuki dengan tenaga yang tinggi, dengan diikuti tumbukan berikutnya secara terus-menerus.

Massa ion penumbuk daTigas argon mempunyai massa yang lebih besar daTiatom yang ditumbuk maka keduanya akan meninggalkan tempat tumbukan menuju ke arab bagian dalam permukaannya. Dengan demikian atom permukaan memperoleh tenaga yang cukup untuk melepaskandaripermukaantarget. Atom yang terhambur daTipermukaan target akibat ditumbuki ion penumbuk digunakan untuk pendeposisian lapisan tipis pada substrat.

Ketebalan lapisan tipis yang terbentuk pada bahan yang dilapisi tergantung pada laju deposisi, sedangkan laju deposisi sebanding dengan waktu deposisi, tegangan elektroda, kuat medan magnet yang dikenakan pada elektroda. Selain itu berbanding tebalik dengan tekanan gas danjarak elektroda. Waktu deposisi yang semakinlamamempengaruhibanyaknya atom yang terpercik daTitarget. Tegangan elektrodamempengaruhi rapat ion, sehingga tenaga ion yang menumbuk target, bila tegangan elektroda semakinbesar, maka atom yang terpercik akan semakin banyak. Medan magnet akan mempengaruhi rapat ion, dimana bila medan magnet semakintinggimakajumlahion penembakakanbertambah banyak yang mengakibatkan atom yang terpercik juga semakinbanyak [5).

Tekanan gas akan mempengaruhi jumlah tumbukan ion penumbuk dengan partikel udara yang masih ada di alamruangvakum, sehinggasemakinrendah tekanan gas maka ion penumbuk lebih banyak hanya menumbuk target. Dengan demikian ion penumbuk mempunyai jalan bebas rata-rata yang lebih besar pada tekanan yang semakin rendah Pada akhimya atom yang terpen ikdaritargetakansemakinbanyak.larak elektroda yang semakin dekat, maka akan meningkatkan medan listrik yang akhimya akan meningkatkan gaya ion menumbuktarget. Dengan demikian atom yang terpercik daTitargetjugasemakin banyak [6].

Untuk membuat semikonduktor tipe p pengotor yang digunakan adalah: Boron, Indium, Galium clan Aluminium, sedangkan untuk membuat semikonduktor tipe n pengotor yang digunakan adalah: Fospor, Arsenik, Antimon clan Nitrogen. Pemberian pengotor ini dapat dilakukan dengan memberikan lapisan tipis bahan pengotor pada semikonduktor yang akan dibuat sambungan po. Untuk membuat sambungan pn dengan bahan ZoO dapat dilakukan dengan dua cara yaitu:

Pembuatan Sambungan PN Semikonduktor ZnO don Konduktor Al dengan Teknik Sputtering (Yunanto)

bahan ZoO dibuat pelet daDdiberi pengotor lapisan tipis AI, atau ZoO dibuat lapisan tipis pactalogam, setelah itu barn dideposisi dengan lapisan tipis lagi dengan pengotor AI.

Bahan ZoO yang digunakan pactapenelitian ini berupa serbuk yang mudah dicari di pasaran dengan hargayangrelatipmurah. SedangkanbahanSilikonwafer, Germanium wafer, Galium, Cadmium selain harganya mahallebih sulit dicari di pasaran, bahkan kemungkinan tidak actadi pasaran lokal. Untuk membuat sambungan bahan logam dengansemikonduktormenjadisambungan po, serbuk ZoO dibuat pelet. Dimana sebelum dibuat pelet dipanasi terlebih dahulu, barn kemudian diberi pengotor lapisan tipis Al dengan teknik sputtering, dimana peralatannya relatip sederhana.

Teknik sputtering mempunyai kelebihan dari teknik lain. Kelebihan dari teknik ini adalah dapat membuat lapisan tipis tidak melibatkan suhuyang tinggi, walaupun bahan yang dilapiskan mempunyai titik leleh yang tinggi. Lapisan yang terbentuk dapat merekat dengan kuat pacta substrat yang diberi lapisan tipis. Target yang digunakan dapat digunakan lebih lama. Teknik sputtering adalah teknik untuk membuat lapisan tipis dari suatu bahan yang akan dideposisikan pacta bahan yang lain dengan memnggunakan efek sputtering fisis. Bahan yang akan dideposisikan pacta bahan lain ditumbuki dengan ion yang mempunyai massa berat, sehingga atompactabahan yang ditumbukiakan terpercik pactabahan yang diberi lapisan tipis. Ion penumbuk ini berasal dari dari gas yang diionisikan dengan medan listrik. didalam ruang vakum. .Teknik sputtering pacta dasamya acta2 macam yaitu teknik sputtering DC daD teknik sputtering RF. Teknik sputtering DC hanya dapat untuk bahan yang berupa konduktor daDsemikonduktor, sedangkan teknik sputtering RF dapat berupa bahan konduktor, semikonduktor daDisolator.

Dalam penelitian ini pengotor yang akan digunakan adalah Aluminium, karena bahan ini mudah didapat dengan harga murah, sedangkan Boron, Indium daDGaliumsulitdidapatdaDharganyalebihmahal.Teknik yang digunakan adalah dengan teknik sputtering yang tersediadi P31M. Teknik initidakmelibatkansuhutinggi, walaupun bahan yang akan dibuat lapisan tipis mempunyaititik lelehyang tinggi.Denganmenggunakan bahan ZoO sebagai bahan semikonduktor tipe n daD Aluminium sebagai pengotor untuk menjadikan tipe p, diharapkan akan dapat dibuat sambungan pn dengan harga yang murah daD dengan Blat yang sederhana Sedangkan untuk mendapatkan sambungan pn yang baik dilakukan variasi beberapa parameter sputtering yaitu tekanan gas, waktu deposisi daDdaya elektroda.

METODEPERCOBAAN

Dalam penelitian ini dilakukan beberapa tahapan meliputi: penyiapan cuplikan, pendeposisian lapisan tipis, pengukuran tahanan maju daD mondor, pengukuran

hubungan tegangan daD arus daD pengukuran hubungan tegangan dengan kapaisitan.

Penyiapan cuplikan

Bahan yang digunakan dalam penelitian ini adalah bubuk ZoO sebagai substrat, dengan kemumian 99 % buatan Merck. Sedangkan bahan untuk target digunakan aluminium biasa dipotong dengan diameter 50 mm. Bahan Alumunium ini mengandung 4 % Co, 0,5 % Mn daD 0,5 % Mg. Bahan ZoO ditimbang sekitar 25 gram, kemudian ditempatkan dalam cawan dipanliSi hingga suhu 900 °C selama I jam. Kemudian dimasukkan di dalam tempat cetakan dengan diameter 60 mm, ditekan dengan beban 16 ton. Setelah menjadi pelet, selanjutnya dipotong dengan ukuran 5 mm x 5 mm, daD ditutupi dengan kertas timah yang diberi lobang dengan diameter 3 mm. Lubang ini untukjalan ion Aluminium yang terpercik dari target, sehingga tidak mengenai bagian samping substrat clan lapisan tip is Al yang terdeposisi pacta setiap substrat luasannya sarna, TEGANGA1'I TINGGI DC I PENDINGIN I SUBSTRAT c::::s

Gambar 1. Diagram kotak sistem sputering DC milik

PHM

Pendeposisian lapisan tipis

Peralatan sistem sputtering yang digunakan terdiri dari :tabung reaktor plasma,pompa vakum, vakum meter, somber tegangan DC, gas Argon

Substrat pelet ZoO diletakkan pacta tempat substrat yang berfungsi sebagai anoda di dalam tabung reaktor plasma. Target Al diletakkan pactakatoda yang beradadi atas anoda. Tabungreaktor plasma divakumkan sampai5.10-2Torr,kemudiangasArgondialirkanke dalam tabung reaktor plasma melalui kran yang digunakan untuk mengatur tekanan gas. Tekanan gaS akan naik menjadi 7.10-2Torr. Kemudian somber tegangan DC dihidupkan, maka gas Argon akan terionosasi, ion argon akan menumbuk target AI. Untuk mendapatkan sambungan pn yang paling baik, maka dilakukan variasi tekanan gas dari 7.10-2Torr sampai dengan 1,1.10-1Torr, waktu deposisi dari 0,25 jam sampai dengan 1,25jam, daya elektroda dari 10watt sampai dengan 25 watt. Pengukuran tahanan maju daDmundur

Sambungan pn yang baik mempunyai tahanan maju yang kecil dalam ratusan orde ohm daD tahanan mundur dalam mega Ohm Untuk mengetahui besamya tahanan maju clanmundur dari sambungan po, digunakan

Prosiding Pertemuan /lmiah /lmu Pengetahuan don Teknologi Bahan '99

Serpong, 19

-

20 Oktober 1999 /SSN 1411-2213

Multimeterdigital Merk Aro~il mengukur tahanan mundur san Pengamatan hubungan tegan

Sambunganpn yang baik .Silikon arus mulai mengalir pacta tegangan (j~\.j,,~ . ~n tegangan terbaliknya dalam orde ratusan Volf~~~,tukmengetahui hubungan tegangan clan arus dapat4H!lkukan dengan mengukur tegangan clanarus, dengad1n~lakukanvariasi tegangan yang menghasilkan arus t(;~entu, kemudian barn dibuat grafik. Cara ini tidak praktls clantidak dapat dibuat data pacta foto. Dengan demikian pacta pengamatan ini digunakan Curve Tracer 1.000V buatan P3TM yang datanya diamati pactaosiloskop yang dapat difoto dengan film polaroid. Pemakaian Curve Tracer buatan sendiri ini disebabkan karena Curve Tracer meek Leader yang dimiliki hanya mampu untuk tegangan terbalik 100Volt clanhanya dapat mengamati tegangan maju clanmundurtidak secara bersamaan.

Pengukuran tegangan daD kapasitan

Di antara sambungan p clan n mempunyai kapasitan dengan nilai tertentu yang besarnya dipengaruhi oleh.dielektrikum diantara sambungan po, luasansambungan pn tebaJnyap clann, teganganterbalik yang diberikan. Hubungan tegangan clan kapasitan dilakukan dengan LCRmetermerk HP tire 4271 B yang sudah dilengkapi dengan somber tegangan yang dapat divariasi pacta nilai tertentu tertentu, sehingga tinggal mengamati nilai kapasitan dari sambungan pn.

BASIL DAN PEMBAHASAN

Dalam penelitian ini dilakukan pendeposisian lapisan tipis Al pacta substrat ZoO, dengan tara sputering dim ana target Al ditumbuki dengan ion Argon, sehingga atom target Al akan terlepas clan menumbuk ke substrat

ZnO. Untuk mendapatkan sambungan po yang baik maka

perlu dilakukan variasi waktu deposisi, tekanan gas clan daya elektroda.

Dalam teknik sputtering gas Argon diionisasikan dengan tegangan tinggi DC, sehingga ion Argon akan dipercepat menuju target. Karena ditumbuki dengan ion yang mempunyai tenaga yang cukup tinggi maka atom target akan terlepas menumbuk substrat ZoO. Ion Al ini akan akan menggeser susunan atom ZoO, sehingga sebagian akan menempati tempat yang kosong, sehingga suatu ketika susunan atom ZoO akan penuh. Tumbukan ion Al terns berlanjut, maka ion Al akan menumpuk pacta permukaan substrat ZoO yang akhirnya terbentuk lapisan tipis AI.

Untuk Gambar 2 kondisi parameter yang digunakan adalah tekanan 7.10-2 Torr, waktu deposisi 0,5 jam yang divariasi adalah dayanya dari 10 watt sampai dengan 25 Watt. Untuk daya 10 Watt sudah mulai timbul tahanan maju sebesar 8 M Ohm clan cenderung menurun dengan bertambahnya daya. Demikian juga untuk

.

TlhlnlMeju(RI) .Tlhanan M\JncU(Rpl

0

10 15 20

P(WaU)

Gamba, 2. Grafikhubunganantara claradengan tahanan

maju clan mundur sambungan pn

tahanan mundurnya dengan bertambahnya daya tahanan mundumyajuga menurun dari 19,8 M ohn sampai 1,2 M Ohm. Hal ini disebabkan karena dengan bertambahnya daya maka carat ion argon akan meningkat juga. Dengan demikian tenaga ion Argon dalam menumbuk target Al akan lebih kuat, sehingga atom target yang terlepas akan semakin banyak. Dengan waktu deposisi clan tekanan gas yang tetap, maka lapisan Al yang terbentuk akan semakin tebal. Tahanan paling kecil tidak terjadi pacta days yang paling tinggi tetapi terjadi pacta days 15 Watt. Hal ini disebabkan untuk daya yang terlalu besar maka ion Al acta sebagian ion AI yang menyisip pacta susunan atom ZoO, sehingga mengurangi ketebalan lapisan tip is AI. yang terdeposisi pacta pelet ZoO.

Untuk Gambar 3 kondisi parameter yang digunakan adalahdaya10 Watt, tekanan gas 7.10-2Torr, sedangkan yang divariasi adalah waktu deposisi 0,25 jam sampai dengan 1jam. Tahanan sudah mulai timbul pactawaktu deposisi0,25jam yaitu 5 M Ohm clanactakecenderungan menurun dengan bertambahnya waktu deposisi. Demikian juga tahanan mundumya juga menurun dari 18,2M Ohmmenjadi0,2M Mhm.Hal inidisebabkankarena dengan tekanan gas clandaya yang tetap, waktu deposisi yang semakinmeningkatlajudeposisinyaakan meningkat juga, Dengan demikian lapisan tipis yang ditimbulkan akan semakintebal, yang akhimya tahanannya mengecil.

25

-

21) E .J: 0 15

!

8T

.

T8h8n8nM8ju(RF)Mundur(Rp) i c S

"

1

0:: 10 5

o

0,25 0,5 0,75 t(Jam)

Gamba, 3. Grafik hubungan antara waktu deposisi dengan

tahanan maju clan mundur

1 _1,25

UntukGambar4 kondisiparameteryang digunakan adalah daya 10 Watt clan waktu deposisi 0,5 jam, sedangkan tekanan gas yang divariasi dari 7.10-2Torr

10

E

₈ .J: 0 !. 6 'iii c ₄ J! 1/1 'iii

2-&

Pembuatan Sambungan PN Semikonduktor ZnO don Konduktor AIdengan Teknik Sputtering (Yunanto)

0,09 0,1 1,1 Tekanan(Torr)

Gambar4. Grafik huburiganantara tekanangas dengan

tahanan maju dan mundur

0,07 0,08

sampai dengan 1,1.10-1Torr Tahanan sudahmulaitimbul padatekanan 1,1.10-1torr yaitu 1,5M ohm claneenderung menurun sampai 0,1 M Ohm, walaupun kemudian naik lagi menjadi 0,6 M Ohm. Demikian juga tahanan mundumya juga untuk tekanan yang semakin menurun tahanannya eenderung turun dari 19,8 M Ohm menjadi 1,7 M Ohm clankemudian naik Iagimenjadi4,5 M Ohm. Hal ini disebabkan karena dengan turunnya tekanan gas dari 1,1.10-1Torrmenjadi 1.10-1TorrmakagasArgon yang bertumbukan dengan partikel udara semakin sedikit, sehingga ion Argon sebagian besar menumbuk target. Dengan demikianjalan bebasrata-rataionArgonke target menjadi semakinbesar. Tetapisemakinturun tekanangas mulai 9.10-2 Torr tahanan meningkat Iagi. Hal ini disebabkan karena kemungkinan ion Argon yang terionisasi semakin sedikit, sehingga atom target yang tertumbuk ion Argon juga menurun.

Pada Gambar 5 gambar yang ditampilkan sambungan pn yang tidak begitu baik sedangkan pada Gambar6 basilyang palingpaling baik.Untuksambungan pn yang tidak begitu baik tidak terjadi proses penyearahan yang baik, sehingga grafiknya hanya berupa garis yang hampir Iurus.yang berbelok sedikit Hal ini disebabkan karena belum terjadi lapisan tipis AI. atau Iapisan tipis yang terjadi sangat tipis, sehingga belum terjadi hubungan yang mereta antara logam clan semikonduktor. Tetapi untuk lapisan Al yang eukup

Gambar 5. Grafik hubungan antara tegangan dan arus

sambungan pn untuk waktu deposisi 0,5 jam pada skala horisontal 50 V/div dan vertikal 0,2 mA/div

Gambar 6. Grafik hubungan antara tegangan dan arus

sambungan pn untuk waktu deposisi 1,25 jam pada skala horisontal 50 V/div dan vertikal 0,2 mA/div

untuk membuat sambungan an tara logam clan semikonduktormaka teJjadi sambungan po. Grafik yang ditunjukkan pada Gambar 6 adalah sambungan pn diberi tegangan maju clan mundur, sehingga dapat langsung . dibaea tegangan maju clanmundur.

Pada sambungan antara logam dengan semikonduktor yang mempunyai tegangan barrier arus mengalir dari berbagai arab tergantung pada polaritas tegangan.yang diberikan. Bila sambungan logam dan semikonduktor diberi tegangan maju maka semikonduktor akan mempunyai tingkat tenaga yang lebih tinggi dari pada logam. Hal ini mengakibatkan elektron-elektronpada logam yang dinaikkan tenaganya dapatmelompatibarrier..Konsentrasielektronyang dapat melompati barrier lebih besar yang berada di dalam semikonduktor, sehingga elektron mengalir dad semikonduktor ke logam Pada grafik ditunjukkan pada arab ke kanan Tegangan dadal maju teJjadi lebih tinggi darisambunganpn darisilikonyaitu6,5 Volt,karenabahan ZoO mempunyai eelah tenaga 3,3 eV lebih tinggi dari Silikonyang hanya 1,1eV,

Aliran elektron ini tidak tergantung dari nilai tegangan yang diberikan pada sambungan logam dan semikonduktor. Sedangkan hila sambungan logam clan semikonduktor diberi tegangan mundur, maka elektron tidak dapat melompati tegangan barrier, sehingga hanya arus yang keeil saja yang mengalir dari semikonduktor ke logam.Tetapi untuk tegangan yang cukup besar maka akan terjadi teganganjebol yang akan mengalirkan arus yang cukup besar juga.. Dalam grafik pada Gambar 5 tegangan dadal mundumya hanya 10 Volt. Sedangkan pada Gambar6 ditunjukanarabyang ke kiri,menunjukkan tegangan dadal mundur.sebesar 150 Volt Hal ini bisa terjadi karena digunakan tegangan mundur yang cukup besar melebihi 150Volt, sehingga teJjaditegangan dadal mundur.

Untuk membandingkanbasilpenelitianini dengan penelitian yang lain yang dilakukan oleh Dr. Adianto, makaditampilkanGambar7 menunjukangrafIkhubungan tegangan clan arus sambungan pn dari silikon tire n

2~9

-

25 E 20

I

f*TahananMajU(RF} s:. 8TahananMundur(Rp) 0 15 Ui 10 c ICI ... 1/1 5 Ui GI It: ₀

Prosiding Pertemuan llmiah Ilmu Pengetahuan dun Teknologi Bahan '99

Serpong, 19

-

20 Oktober 1999 _{ISSN 1411-2213}

Gambar 7. Grafik hubungan antara tegangan dan arus

sambungan antara silikon dengan aluminium yang diberi penyekat lapisan tipis toluena pacta skala horisontal 50 V/div dan vertikal 0,2 mAidiv

u:-~ c ! 'iij IV Co IV 0 2 3 4 5 6 7 9 E (Volt)

Gambar 8. Grafik hubungan antara tegangan terbalik

dengan kapasitan antara sambungan ZoO dengan AI

8

lapisan tipis Toloune daD AI. Pada diode ini tegangan dadal maju majunya cukup rendah sekitar I Volt, sedangkan tegangan dadal mundur sekitar 100 Volt. Fungsi dari lapisan tipis Toloune untuk meningkatkan tegangan dadal mundur [7].

Pada Gambar 8 dapat dilihat grafik tiga macam hubungan antara tegngan terbalik sambungan po, dimana tegangan positip diberikan pada terminallogam AI, sedangkan terminal negatip dibrikan pada semikonduktor ZoO. Kapasitannya akan turun secara ekponensial dengan naiknya tegangan terbalik. Nilai kapasitan yang tertinggi terjadipada sambunganpn yang dalam pembuatannya dilakukan dengan waktu yang paling panjang.Hal ini menunjukkan bahwapada lapisan tipis Al yang paling tebal maka akan terjadi sambungan pn yang baik. Sedangkan sambungan pn yang niJai kapasitannya lebih rendah dalam pembuatannya dengan waktu yang lebih pendek. Untuk sambungan yang lainya nilai kapasitannya sangat kecil, sehingga sulit diamati

KESIMPULAN.

Dari beberapa percobaan daD pengamatan yang telah diJakukan dapat diambiJ beberapa kesimpulan sebagai berikut :

I. Semikonduktor ZoO yang diberi pengotor lapisan tip is dari konduktor AI dengan teknik sputtering dapat digunakan untuk membuat sambungan pn 2. Sambungan pn yang dihasilkan paling baik pada

penelitian ini adalah dengan tahanan maju 2,1 Kilo Ohm daD tahanan mundur 19,8 M Ohm, tegangan dadal maju 6,5 Volt daD tegangan dadal mundur 150 Volt

3. Sambungan pn ini dapat dikembangkan dalam pembuatan diode untuk penyearah tegangan tinggi, karena mempunyai tegangan dadal maju yang tinggi. 4. Untuk memperbaiki sifat listrik dari sambungan, pn bahan konduktor AI digunakan bahan konduktor AI mumi. Selain itu digunakan pompa vakum difusi yang mampu mempertinggi kevakuman ruang sputtering, yang akhirnya proses pelapisan lapisan tip is konduktor AI akan lebih bersih (pure), terbebas dari partikel yang tidak dikehendaki.

UCAP AN TERIMA KASIH

Pada kesempatan ini Penulis mengucapkan terima kasih kepada Bp. Pramujo daD Bp. Ngatinu yang telah banyak membantu dalam penelitian ini.

6. DAFT AR PUST AKA

[1]. GEORGEHASS,MAURICEHF,JOHNIV,Physics of Thin Film,AcademicPress, New York, (1982). [2]. HEINERR,INGOLFR, Ion Implatation,JohnWeley

& Son, Chichester,(1986).

[3]. REKA RIO, MASAMORI, Fisika daDTeknologi Semikonduktor,PTPradnyaParamita,Jakarta,(1982) [4]. MARTIN AG, Solar Cells, Prentice Hall, Inc

Englewoodliffs,(1982).

[5]. KIYOTAKA W, SHIGER H, Handbook Sputter Deposition Technology, Noyes Publication, New Yersey,(1991).

[6]. KONUMA, Thin Film Deposition by Plasma Techniques,SpringerVerlag,Berlin(1992). [7]. ADIANTO,"PengukuranArus daDTegangantanpa

Cahaya Diode logam Organik Semikonduktor" ProsidingPPI PDIPTNPPNYBATAN Yogyakarta (1996).