KAJIAN VARIASI SUHU ANNEALING TERHADAP
STRUKTUR MIKRO DAN SIFAT OPTIK PADA LAPISAN
Ba
0,95Sr
0,05TiO
3Disusun oleh: RATNA MAYASARI
M0213074
SKRIPSI
KAJIAN VARIASI SUHU ANNEALING TERHADAP
STRUKTUR MIKRO DAN SIFAT OPTIK PADA LAPISAN
Ba
0,95Sr
0,05TiO
3Disusun oleh: RATNA MAYASARI
M0213074
SKRIPSI
Diajukan untuk memenuhi sebagian Persyaratan mendapatkan gelar Sarjana Sains
PROGRAM STUDI FISIKA
PERNYATAAN
Dengan ini, saya menyatakan bahwa isi intelektual dari skripsi saya dengan judul “KAJIAN VARIASI SUHU ANNEALING TERHADAP STRUKTUR MIKRO DAN SIFAT OPTIK PADA LAPISAN Ba0,95Sr0,05TiO3” adalah hasil kerja saya dan sepengetahuan saya sampai saat ini, skripsi tidak berisi materi yang telah
dipublikasikan atau ditulis oleh orang lain atau materi yang telah diajukan untuk
mendapatkan gelar kesarjanaan di Universitas Sebelas Maret atau di Perguruan
Tinggi lainnya, kecuali yang telah saya tuliskan didaftar pustakan. Skripsi ini dan
segala bentuk bantuan dari semua pihak telah ditulis dibagian ucapan terimakasih.
Isi Skripsi ini boleh dirujuk atau difotokopi secara bebas tanpa harus memberitahu
penulis.
Surakarta, 02 Mei 2018
MOTTO
Sebuah tembok yang indah tidak semua tercipta dari batu bata bagus, pastinya ada dua atau lebih batu bata jelek, seperti halnya perjalanan kehidupan (Ajahn
Brahm).
Hidup itu seperti naik sepeda. Agar tetap seimbang, kau harus terus bergerak (Albert Einstein).
Bermimpilah seakan kau akan hidup selamanya, Hiduplah seakan kau akan mati hari ini (James Dean).
Karena sesungguhnya sesudah kesulitan itu ada kemudahan (Q.S Al-Insyirah:5-6)
Dan bersabarlah kamu, sesungguhnya janji Allah adalah benar (Q.S Ar-Rum:60)
PERSEMBAHAN
Dengan menyebut nama Allah yang Maha Pengasih lagi Maha Penyayang
Karya ini saya persembahkan kepada:
1. Bapak dan Ibuk tercinta
2. Adik-adik kesayangan dan semua keluarga besar
3. Semua sahabat-sahabat saya.
4. Keluarga besar Entitas Mahasiswa Fisika (EMF) 2013.
Kajian Variasi Suhu Annealing Terhadap Struktur Mikro dan Sifat Optik pada Lapisan Ba0,95Sr0,05TiO3
RATNA MAYASARI
Program Studi Fisika, Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam,
Universitas Sebelas Maret
ABSTRAK
Lapisan Ba0,95Sr0,05TiO3 dideposisi menggunakan metode Chemical Solution
Deposition (CSD). Pendeposisian lapisan menggunakan teknik spin coating pada
substrat Pt/Si dan Quartz (SiO2). Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui
pengaruh suhu annealing terhadap struktur mikro dan sifat optik lapisan
Ba0,95Sr0,05TiO3. Proses annealing dilakukan pada suhu 800oC, 900oC, dan 1000oC. Struktur mikro meliputi tingkat kekristalan, ukuran kristal, dan parameter kisi. Suhu annealing semakin tinggi menyebabkan struktur mikro semakin besar.
Sifat optik yang diuji meliputi absorbansi dan energi gap. Suhu annealing
semakin tinggi ketebalan lapisan semakin kecil. Ketebalan pada suhu annealing
800oC, 900oC, dan 1000oC secara berturut - turut yaitu 555,72 nm, 423,69 nm, dan 235,79 nm. Hal tersebut, menyebabkan absorbansinya menurun. Absorbansi
tertinggi terdapat pada suhu annealing 800oC. Energi gap paling kecil terdapat pada suhu annealing 1000oC sebesar 3,20 ± 0,09 eV.
Study of Annealing Variations on Microstructure and Optical Properties of Ba0.95Sr0.05TiO3 Films
RATNA MAYASARI
Department of Physics, Faculty of Mathematics and Natural Sciences, Sebelas
Maret University.
ABSTRACT
Barium Strontium Titanate (Ba0.95Sr0.05TiO3) films were deposited by Chemical Solution Deposition (CSD) method. The films were deposited on Pt/Si and Quartz (SiO2) substrates by spin coating technique. This study aimed to determine effect of annealing on microstructure and optical properties of Ba0.95Sr0.05TiO3 films. The films were annealed at 800°C, 900°C, and 1000°C. Microstructure was include the crystallinity degree, crystalline size, and lattice parameters. The annealing was higher causes larger microstructure. Optical properties were tested include absorbance and energy gap. The annealing was higher then the thickness of the films were gotten smaller. The thickness of films were annealed at 800°C, 900°C, and 1000°C i.e. 555,72 nm, 423,69 nm, and 235,79 nm. However, the absorbance was decreases. The best of films absorbance was an annealing at 800oC.The best films gap energy an annealing at 1000°C was 3.20 ± 0.09 eV.
KATA PENGANTAR
Puji syukur kepada Allah SWT yang telah melimpahkan segala nikmat dan
karunia-Nya sehingga penulis dapat menyelesaikan penulisan skripsi ini. Semua
rintangan, teguran, hidayah, dan anugerah mewarnai langkah penulis dalam
menyelesaikan skripsi ini.
Skripsi ini disusun penulis sebagai bagian dari syarat untuk mendapatkan
gelar Sarjana Sains yang berjudul “KAJIAN VARIASI SUHU ANNEALING
TERHADAP STRUKTUR MIKRO DAN SIFAT OPTIK PADA LAPISAN
Ba0,95Sr0,05TiO3”. Dalam proses skripsi ini melibatkan beberapa pihak yang turut
menyumbang keringat, buah fikir dan kesabaran. Oleh karena itu, penulis dengan
sangat tulus mengucapkan banyak terimakasih kepada :
1. Bapak dan Ibuk tercinta yang dengan tulus memberi semangat dan
dukungan sejak penulis menjadi mahasiswa sehingga bisa menyelsaikan
skripsi ini.
2. Adik-adik kesayangan yang selalu memberi semangat saat penyusunan
skripsi dan selalu menghibur ketika penulis down.
3. Dr. Yofentina Iriani. S.Si.,M.Si selaku pembimbing 1 yang baik hati,
terimakasih telah membimbing penulis dengan sabar dan senantiasa
memberikan saran dan motivasi sehingga bisa menyelesaikan skripsi ini.
4. Dr. Fahru Nurosyid, S.Si., M.Si selaku pembimbing 2 yang baik hati,
terimakasih telah membimbing penulis untuk menyelesaikan skripsi ini.
5. Dr. Nuryani. S.Si., M.Si., Ph.D selaku Dosen Pembimbing Akademik,
terimakasih telah membimbing penulis mulai menjadi mahasiswa baru
sampai akhirnya dapat menyelesaikan skripsi ini.
6. Dr. Eng. Risa Suryana yang telah memberi bantuan dan petunjuk dari
setiap pertanyaan penulis.
8. Saudara dan sahabat-sahabat saya, Teman Surga (Mbak Erin, Jijah, Shinta,
Nilam, Shopi, Anggit, Reza, Nanda), Nandani, Rizki Ari, Ardi, Wisnu, dan Fajrin yang setia menemani dan memberiksn Do’a, motivasi, dan saran.
9. Teman – teman grup Ferroelektrik (Yasin, Mbak Ayu, Mawar, Mei-mei,
Novinda) yang telah berjuang bersama.
10.Semua teman –teman Entitas Mahasiswa Fisika (EMF) 13’
Semoga Allah SWT membalas semua jerih payah dan pengorbanan yang
telah diberikan dengan balasan yang lebih baik. Penulis menyadari akan
banyaknya kekurangan dalam penulisan skripsi ini. Namun, penulis
berharap semoga karya kecil ini bermanfaat, setidaknya bagi penulis
sendiri.
Surakarta, 02 Mei 2018
HALAMAN PUBLIKASI
Sebagian dari skripsi saya yang berjudul “Kajian Variasi Suhu Annealing
DAFTAR ISI
2.3 Barium Titanat dan Barium Strontium Titanant ... 7
2.4 Doping ... 8
2.8 Spektrofotometer Ultra Violet- Visible (UV-Vis) ... 14
2.9 Scanning Electron Microscopy (SEM) ... 15
2.10General Structur Analysis System (GSAS) ... 15
BAB III METODE PENELITIAN ... 17
3.1 Tempat dan Waktu Penelitian ... 17
3.2 Alat dan Bahan ... 17
3.2.1 Alat yang Digunakan dalam Penelitian ... 17
3.2.2 Bahan yang Digunakan dalam Penelitian ... 18
3.3 Prosedur Penelitian... 18
3.3.1 Preparasi Alat dan Bahan ... 20
3.3.2 Preparasi Substrat ... 20
3.3.3 Penimbangan Bahan ... 21
3.3.4 Pembuatan Larutan ... 21
3.3.5 Pendeposisian Lapisan BST ... 21
3.3.6 Proses Annealing Sampel ... 22
3.3.7 Karakterisasi ... 23
3.3.8 Analisis Data ... 23
BAB IV PEMBAHASAN ... 26
1.1 Karakterisasi Struktur Mikro Lapisan Ba0,95Sr0,05TiO3 ... 27
1.2 Karakterisasi Cross Section... 31
1.3 Karakterisasi Sifat Optik ... 32
1.4 Karakterisasi Morfologi ... 34
BAB V KESIMPULAN DAN SARAN ... 37
5.1Kesimpulan ... 37
5.2Saran ... 37
DAFTAR PUSTAKA ... 38
DAFTAR TABEL
Halaman
Tabel 2.1. Soft Doping ... 9
Tabel 2.2. Hard Doping ... 9
Tabel 4.1. Tingkat Kekristalan Variasi Suhu Annealing ... 29
Tabel 4.2. Ukuran Kristal ... 29
Tabel 4.3. Parameter Kisi ... 30
Tabel 4.4. Parameter Kisi hasil refinement ... 30
Tabel 4.5. Ketebalan Lapisan Variasi Suhu Annealing ... 32
Tabel 4.6. Energi Gap Variasi Suhu Annealing ... 33
Tabel 4.7. Ukuran Butir Variasi Suhu Annealing ... 36
DAFTAR GAMBAR
Gambar 2.5. Skema Terbentuknya Lapisan ... 10
Gambar 2.6. Skema Perpindahan Elektron Sel Surya Perovskit ... 11
Gambar 2.7. Skema Difraksi Sinar-X ... 12
Gambar 4.1. Kondisi Fisik Setelah Proses Drying ... 26
Gambar 4.2. Kondisi Fisik Setelah Proses Annealing (a) 800oC, (b) 900oC, dan (c) 1000oC ... 27
Gambar 4.3. Hasil Karakterisasi XRD pada Variasi suhu Annealing ... 28
Gambar 4.4. Cross Section pada Suhu Annealing (a) 800oC, (b) 900oC, dan (c) 1000oC ... 31
Gambar 4.5. Absorbansi Variasi Suhu Annealing ... 33
Gambar 4.6. Energi Gap Variasi Suhu Annealing ... 34
DAFTAR SIMBOL
Simbol Keterangan Satuan
θ Sudut Difraksi Bragg Derajat (º)
d Jarak antar kisi -
[h k l] Indeks Miller -
B FWHM Radian (rad)
D Ukuran Kristal Nanometer (nm)
λ Panjang Gelombang Angstrom (Å) dan Nanometer (nm)
Frekuensi Gelombang Hertz (Hz)
Cepat Rambat Cahaya m/s
Koefisien Absorbansi m-1
d Ketebalan Nanometer (nm)
Energi Gap eV