STUDI SIFAT OPTIK DAN MORFOLOGI PERMUKAAN LAPISAN NANOROD SENG OKSIDA (ZnO)
REPOSITORY
OLEH:
DESI PITRIA SITORUS NIM. 1903114019
PROGRAM STUDI S-1 FISIKA JURUSAN FISIKA
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM UNIVERSITAS RIAU
PEKANBARU 2023
1 STUDI SIFAT OPTIK DAN MORFOLOGI PERMUKAAN LAPISAN
NANOROD SENG OKSIDA (ZnO) Desi Pitria Sitorus, Ari Sulistyo Rini*
Jurusan Fisika, Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam, Universitas Riau, Pekanbaru, Riau, 28293, Indonesia.
*ari.sulistyo@lecturer.unri.ac.id
ABSTRACT
ZnO nanorod coatings has been successfully grown on glass slide substrates using a combination of SILAR and CBD method. In this study, the ZnO nanorod coating samples are analyzed for their optical absorption and surface morphology using UV-Vis Spectroscopy and FESEM. The results of the UV- Vis test shows that the absorption peak of the ZnO coating samples occurred in the ultraviolet wavelength range. The results of the FESEM analysis shows that the geometric shape of the ZnO layer is nanorod with a hexagonal cross section. ZnO nanorod coating samples has the potential to be apply as a self- cleaning material, photocatalyst or solar cell.
Kata kunci : ZnO, Lapisan, Nanorod, SILAR, CBD ABSTRAK
Lapisan nanorod ZnO telah berhasil ditumbuhkan diatas substrat kaca slide menggunakan kombinasi metode SILAR dan CBD. Pada penelitian ini, sampel lapisan nanorod ZnO dianalisis penyerapan optik dan morfologi permukaannya masing-masing menggunakan alat UV-Vis dan FESEM. Hasil uji UV-Vis menunjukkan puncak serapan sampel lapisan ZnO terjadi pada rentang panjang gelombang ultraviolet. Hasil analisa FESEM menunjukkan bentuk geometri lapisan ZnO adalah nanorod dengan penampang heksagonal.
Sampel lapisan nanorod ZnO ini berpotensi diaplikasikan sebagai material self-cleaning, fotokatalis maupun sel surya.
Kata kunci : ZnO, Lapisan, Nanorod, SILAR, CBD
1. PENDAHULUAN
Seng oksida (ZnO) merupakan semikonduktor golongan II-VI dalam
tabel periodik. ZnO telah menjadi material yang banyak diteliti oleh para peneliti karena memiliki banyak keunggulan pada berbagai bidang. ZnO
2 memiliki mobilitas elektron tinggi
yang luas, transmisi optik tinggi dan konduktivitas termal yang tinggi (Lin et al., 2009). Hal ini membuat ZnO dikategorikan sebagai kandidat yang sangat berpotensi diterapkan pada berbagai perangkat seperti panel surya, katalis, konduktor transparan, perangkat piroelektrik dan lainnya.
ZnO memiliki stabilisasi kimia yang tinggi dan dapat mengontrol ukuran partikel dalam kisaran nanometer (Arya et al., 2012). ZnO memiliki energi ikat eksiton ~60 MeV, sehingga ZnO bersifat transparan terhadap cahaya tampak (Karpina et al., 2004).
Beberapa metode telah digunakan untuk sintesis lapisan nanopartikel ZnO. Metode tersebut antara lain seperti: Chemical Vapor Deposition (CVD), Chemical Bath Deposition (CBD), Magnetron Sputtering, Sol-Gel dan Successive Ion Layer Adsorption and Reaction (SILAR).
Metode SILAR dan CBD lebih murah, sederhana dan lebih produktif,.
Selain itu, metode SILAR juga dapat memberikan kondisi fabrikasi yang optimal untuk mendapatkan lapisan dengan kualitas tinggi (Patil et al., 2017). Begitupun dengan metode CBD, mampu mengontrol morfologi dan orientasi ZnO, dapat diterapkan untuk produksi skala besar, dan dapat bekerja pada suhu rendah (Cao & Cai, 2008).
Pada penelitian ini akan dilakukan sintesis lapisan nanorod ZnO yang dilapisi pada permukaan substrat kaca slide. Sintesis lapisan nanorod ZnO dibuat dengan kombinasi metode SILAR pada proses pembenihan dan metode CBD pada proses penumbuhan.
Sampel lapisan nanorod ZnO dianalisa penyerapan optik serta morfologi permukaannya dengan menggunakan alat Spektroskopi UV-Vis dan FESEM.
2. METODE PENELITIAN Sintesis lapisan nanorod ZnO menggunakan metode SILAR-CBD
Lapisan nanorod ZnO
ditumbuhkan pada substrat kaca slide dengan kombinasi metode SILAR dan CBD. Pertama, larutan pembenih dibuat dengan melarutkan zink sulfat dan amonia dalam 50 mL air. Substrat kaca yang telah bersih direndam berturut-turut dalam larutan pembenih, air suling, air pada sonikasi dan air pada water bath dengan suhu 80°C, selanjutnya substrat dipanaskan pada suhu 100°C di plat pemanas. Terakhir, substrat di annealing pada suhu 250°C.
Kedua, larutan penumbuh dibuat dengan mencampurkan masing-masing 20 mL larutan zink nitrat dan HMT.
Kemudian lapisan benih ZnO direndam didalam larutan penumbuh dan dimasukkan dalam botol sintesis berukuran 50 mL. Sampel ZnO dalam botol sintesis dimasukkan ke dalam waterbath dan didiamkan selama 6 jam.
3 3. HASIL DAN PEMBAHASAN
3.1 Penyerapan optik
Penyerapan optik sampel lapisan nanorod ZnO dikonfirmasi melalui uji Spektroskopi UV-Vis. Gambar 1 menunjukkan puncak serapan sampel lapisan nanorod ZnO. Dimana, terlihat bahwa puncak serapan sampel terjadi pada rentang panjang gelombang ultraviolet (Sakamoto et al., 2017).
Gambar 1. Spektrum serapan sampel lapisan nanorod ZnO
3.2 Morfologi permukaan
Morfologi permukaan lapisan ZnO dapat dilihat melalui citra FESEM. Hasil pemindaian FESEM dari sampel ZnO ditampilkan pada Gambar 2.
Gambar 2. Bentuk geometri permukaan sampel lapisan ZnO
Dari gambar 2, terlihat bahwa lapisan ZnO yang ditumbuhkan berbentuk nanorod dengan penampang heksagonal. Permukaan, nanorod ZnO yang tumbuh terlihat vertikal, cukup homogen dan padat.
4. KESIMPULAN
Lapisan nanorod ZnO yang disintesis menggunakan metode SILAR-CBD memiliki serapan optik yang baik pada daerah ultraviolet. Dan bentuk geometri permukaan sampel lapisan ZnO adalah nanorod dengan penampang heksagonal.
5. REFERENSI
Arya, S. K., Saha, S., Ramirez-Vick, J.
E., Gupta, V., Bhansali, S., &
Singh, S. P. (2012). Recent advances in ZnO nanostructures and thin films for biosensor applications: Review. Analytica Chimica Acta, 737(August), 1–21.
Cao, B., & Cai, W. (2008). From ZnO nanorods to nanoplates: Chemical bath deposition growth and surface-related emissions. Journal of Physical Chemistry C, 112(3), 680–685.
Karpina, V. A., Lazorenko, V. I., Lashkarev, C. V., Dobrowolski, V.
D., Kopylova, L. I., Baturin, V.
A., Pustovoytov, S. A., Karpenko, A. J., Eremin, S. A., Lytvyn, P.
M., Ovsyannikov, V. P., &
Mazurenko, E. A. (2004). Zinc oxide - Analogue of GaN with new perspective possibilities.
Crystal Research and Technology,
4 39(11), 980–992.
Lin, W., Chen, D., Zhang, J., Lin, Z., Huang, J., Li, W., Wang, Y., &
Huang, F. (2009). Hydrothermal growth of zno single crystals with high carrier mobility. Crystal Growth and Design, 9(10), 4378–
4383.
Patil, V. L., Vanalakar, S. A., Patil, P.
S., & Kim, J. H. (2017). Sensors and Actuators B : Chemical Fabrication of nanostructured ZnO thin films based NO 2 gas sensor via SILAR technique.
239(2), 1185–1193.
Sakamoto, C. M., Johnson, K. S., Coletti, L. J., & Jannasch, H. W.
(2017). Pressure correction for the computation of nitrate concentrations in seawater using an in situ ultraviolet spectrophotometer. Limnology and Oceanography: Methods, 15(10), 897–902.
