KARAKTERISTIK OPTIK DAN STRUKTUR KRISTAL FILM TIPIS TiO2: Au DITUMBUHKAN DENGANMETODE SPIN COATING

Abstract

Emisi kendaraan bermotor dan industri memicu meningkatnya polusi udara. Oleh karena itu, diperlukan upaya untuk mengontrol polusi udara yang dapat dilakukan dengan menggunakan sensor gas. Salah satu bahan yang dapat digunakan sebagai lapisan sensitif pada sensor adalah TiO vii

2 2 :Au. Tujuan penelitian ini adalah untuk menumbuhkan film tipis TiO :Au dengan metode spin coating dan mengarakterisasi sifat optik dan struktur kristal film dengan memberikan variasi konsentrasi doping Au. Penumbuhan film tipis TiO22:Au diawali dengan preparasi substrat dan preparasi prekursor. Dalam preparasi prekursor, bahan Au2O dilarutkan dalam pelarut tetrahydrofuran (THF, C4H83O) dan diberikan variasi konsentrasi Au yaitu 0,1 M; 0,2 M; 0,4 M; dan 0,5 M. Larutan yang diperoleh kemudian dicampur dengan Titanium (IV) Isoproxide atau [Ti{OCH(CH3)2}] (97%) dengan perbandingan 1:4. Hasil akhirnya berupa gel. Setelah preparasi substrat, substrat diletakkan di atas spinner dan dilapisi dengan wetting layer TTIP. Langkah selanjutnya adalah penumbuhan film tipis di atas substrat dengan laju spinner 1500 rpm selama satu menit. Tahap berikutnya dilakukan penguapan pelarut dengan memanaskan lapisan tipis pada temperatur 100 o4dikarakterisasi menggunakan High Resolution X-Ray Diffraction (HR-XRD), Optical Reflectance Spectroscopy dan Energy Dispersive X-Ray Spectrometer (EDS). Kandungan atom Au pada film tipis TiO :Au dengan konsentrasi Au 0,1 M; 0,2 M; 0,4 M dan 0,5 M secara berturut-turut adalah 0,01%, 0,02%, 0,04% dan 0,05%. Adapun struktur kristal dari film yang dihasilkan menunjukkan bahwa pada konsentrasi Au sebesar 0,1 M dan 0,2 M dihasilkan bidang kristal tunggal rutile (002) (R(002)). Sedangkan pada konsentrasi Au sebesar 0,4 M dan 0,5 M dihasilkan bidang polikristal. Hal ini menunjukkan bahwa pemberian dopan Au dengan variasi 0,4 M dan 0,5 M mengindikasikan kehadiran doping Au yang cukup untuk menghasilkan puncak baru. Berkaitan dengan sifat optik dari film tipis TiO2:Au, spektrum reflektansi bahan menunjukkan adanya keteraturan pola puncak osilasi film tipis pada variasi konsentrasi Au sebesar 0,1 M; 0,2 M; 0,4 M dan 0,5 M. Hal ini mengindikasikan homogenitas dari film yang dihasilkan. Semakin banyak doping Au yang diberikan pada film dapat menghasilkan film yang semakin tebal. Hal ini ditunjukkan dari semakin banyaknya puncak osilasi film. Disamping itu, berdasarkan spektrum reflektansi dari film tipis TiO:Au, diperoleh lebar celah pita energi filmtipis TiO22:Au dengan konsentrasi Au sebesar 0,1 M; 0,2 M; 0,4 M dan 0,5 M berturut-turut adalah 3,50 eV; 3,41 eV; 3,39 eV dan 3,37 eV. Sedangkan film tipis TiO:Au murni tanpa doping memiliki lebar celah pita energi 3,78 eV. Hasil penelitian ini diperoleh sebagai berikut: peningkatan persentase kandungan atom Au dalam film tipis TiO2 :Au, penurunan lebar celah pita energi film tipis, dan perubahan stuktur kristal film tipis disebabkan oleh peningkatan konsentrasi Au. Film tipis TiO22 :Au dengan konsentrasi 0,1 M dan 0,2 M dapat diaplikasikan sebagai divais sensor, karena mempunyai butiran film yang homogen C dengan menggunakan furnace. Selanjutnya dilakukan deposisi film tipis dengan memanaskan lapisan tipis pada temperatur 500C di dalam furnace. Hasil akhir dari proses ini adalah film tipis TiO2o:Au yang siap untuk dikarakterisasi menggunakan High Resolution X-Ray Diffraction (HR-XRD), Optical Reflectance Spectroscopy dan Energy Dispersive X-Ray Spectrometer (EDS). Kandungan atom Au pada film tipis TiO :Au dengan konsentrasi Au 0,1 M; 0,2 M; 0,4 M dan 0,5 M secara berturut-turut adalah 0,01%, 0,02%, 0,04% dan 0,05%. Adapun struktur kristal dari film yang dihasilkan menunjukkan bahwa pada konsentrasi Au sebesar 0,1 M dan 0,2 M dihasilkan bidang kristal tunggal rutile (002) (R(002)). Sedangkan pada konsentrasi Au sebesar 0,4 M dan 0,5 M dihasilkan bidang polikristal. Hal ini menunjukkan bahwa pemberian dopan Au dengan variasi 0,4 M dan 0,5 M mengindikasikan kehadiran doping Au yang cukup untuk menghasilkan puncak baru. Berkaitan dengan sifat optik dari film tipis TiO viii

2 :Au, spektrum reflektansi bahan menunjukkan adanya keteraturan pola puncak osilasi film tipis pada variasi konsentrasi Au sebesar 0,1 M; 0,2 M; 0,4 M dan 0,5 M. Hal ini mengindikasikan homogenitas dari film yang dihasilkan. Semakin banyak doping Au yang diberikan pada film dapat menghasilkan film yang semakin tebal. Hal ini ditunjukkan dari semakin banyaknya puncak osilasi film. Disamping itu, berdasarkan spektrum reflektansi dari film tipis TiO :Au, diperoleh lebar celah pita energi film tipis TiO22:Au dengan konsentrasi Au sebesar 0,1 M; 0,2 M; 0,4 M dan 0,5 M berturut-turut adalah 3,50 eV; 3,41 eV; 3,39 eV dan 3,37 eV. Sedangkan film tipisTiO:Au murni tanpa doping memiliki lebar celah pita energi 3,78 eV. Hasil penelitian ini diperoleh sebagai berikut: peningkatan persentase kandungan atom Au dalam film tipis TiO2 :Au, penurunan lebar celah pita energi film tipis, dan perubahan stuktur kristal film tipis disebabkan oleh peningkatan konsentrasi Au. Film tipis TiO22:Au dengan konsentrasi 0,1 M dan 0,2 M dapat diaplikasikan sebagai divais sensor, karena mempunyai butiran film yang homogen dan struktur kristal tunggal.