STUDI PENGARUH KONSENTRASI MG PADA LAPISAN TIPIS ZNO:MG MENGGUNAKAN SPEKTROSKOPI ELIPSOMETRI, RAMAN, DAN FOTOLUMINESENSI

• Main Author: Zuhairah, Nabilah
• Format: Theses
• Language: Indonesia
• Subjects: Fisika
• Online Access: https://digilib.itb.ac.id/gdl/view/46475
• Institution: Institut Teknologi Bandung

Salah satu langkah penting dalam merancang perangkat optoelektronik modern adalah dengan cara merekayasa celah pita energi. Sifat transpor elektron dan hole dapat terus menerus ditingkatkan dalam upaya penerapannya dalam aplikasi yang diinginkan. Dengan memvariasikan konsentrasi dari berbagai material yang berbeda, rekayasa celah pita energi dapat dihasilkan. Material seng oksida (ZnO) memiliki banyak aplikasi untuk perangkat optoelektronik contohnya piezoelektrik, fotodetektor, sel surya, dsb. Doping tambahan mungkin diperlukan untuk meningkatkan sifat-sifatnya dan mendapatkan karakteristik yang lebih spesifik yang dibutuhkan seiring waktu. Modulasi celah pita dengan menjaga konstanta kisi mirip satu sama lain sangat penting untuk tujuan ini. Magnesium (Mg) (0.57 Å) merupakan material yang potensial sebagai dopan karena memiliki nilai kisi yang mirip dengan seng (Zn) (0.60 Å). Penambahan magnesium oksida (MgO)(~7.5 eV) yang memiliki celah pita lebih besar memungkinkan celah pita ZnO (~3.5 eV) menjadi lebih lebar. Dalam penelitian ini, sifat-sifat optik dari film tipis ZnO murni dan yang didadah dengan Mg yang dideposisi menggunakan DC Unbalanced Magnetron Sputtering dipelajari menggunakan beberapa karakterisasi yaitu Spektroskopi Elipsometri, Spektroskopi Raman, dan Spektroskopi Fotoluminesensi. Dengan mengendalikan nilai x dari rumus MgxZn1-xO, x = 0,01 – 0,03 dan mengendalikan parameter pertumbuhan, rasio konsentrasi dengan sifat optik yang paling optimal dapat diperoleh. Dalam penelitian ini, karakterisasi Scanning Electron Microscope (SEM) dan X-Ray Diffraction (XRD) dilakukan untuk mengamati sifat structural dari film tipis yang telah ditumbuhkan. Hasil XRD menunjukkan adanya puncak pada 34o dan 39o yang secara berurutan merupakan puncak dari orientasi kristal (002) dan (101). Kemudian ketika didadah dengan Mg, puncak baru terdeteksi pada 47o yang merupakan puncak dari orientasi kristal (102). Sifat optik dari film tipis ZnO murni dan Mg:ZnO didapatkan menggunakan karakterisasi Spektroskopi Elipsometri (SE) yang dilakukan pada tiga sudut datang; 50o, 60o, dan 70o. Kemudian data yang diperoleh di-fit menggunakan osilator Lorentz. Ketebalan film tipis meningkat seiring bertambahnya konsentrasi Mg, bervariasi dari 53 hingga 71 nm. Penambahan Mg juga menyebabkan pergeseran energi celah pita. Spektrum Raman yang diperoleh menunjukkan puncak dari mode vibrasi E2 dan beberapa proses multifonon orde kedua. Spektrum PL menunjukkan emisi rendah di daerah UV, emisi merah yang berkaitan dengan penyisipan atom seng maupun oksigen, emisi hijau yang menunjukkan rekombinasi hole di pita valensi dengan elektron pada kekosongan oksigen tunggal, serta emisi ungu yang berkaitan dengan rekombinasi dari keadaan eksitasi yang berbeda. Dari beberapa karakterisasi optik yang diperoleh, konsentrasi paling optimal untuk meningkatkan sifat ZnO adalah ketika didoping oleh 3% Mg meskipun dengan hasil karakterisasi Raman yang tidak terdeteksi.