Bab I Pendahuluan - · PDF fileKim, 2003 Kajian Perubahan Karakteristik SrTiO 3: Pr, Al, Ga,...
Transcript of Bab I Pendahuluan - · PDF fileKim, 2003 Kajian Perubahan Karakteristik SrTiO 3: Pr, Al, Ga,...
Bab I
Pendahuluan
Dalam beberapa dekade terakhir material dengan celah energi yang besar dan
berukuran nanometer telah banyak menarik perhatian peneliti. salah satu
pemicunya adalah kemungkinan aplikasinya di masa depan dalam berbagai bidang
seperti sensor UV, light-emitting diodes (LEDs), laser diodes (LDs), dan
perangkat elektronik dengan high-speed dan high-power. Perkembangan ini
menimbulkan minat yang tinggi pada penelitian yang berhubungan dengan sifat
optik material, seperti sifat luminesensnya. Sifat ini dapat muncul dengan
berbagai cara, ada yang diinduksi oleh cahaya (fotoluminesens) atau ada pula
yang menggunakan energi dari elektron (elektroluminesens). Material berstruktur
perovskit merupakan kandidat yang menjanjikan dalam generasi perangkat
elektronik, karena perovskit memiliki sifat yang baik seperti kestabilan termal
sebagai host material. Salah satu material yang memiliki struktur perovskit
tersebut adalah stronsium titanat (SrTiO3 atau STO).
I.1 Latar Belakang Penelitian
Stronsium titanat (STO) merupakan mineral yang pada temperatur kamar
berstruktur kubus dan akan mengalami transformasi struktur pada temperatur
sekitar 10-105 K.(1) Pada temperatur yang sangat rendah, STO memiliki karakter
piezoelektrik dan superkonduktivitas serta tetapan dielektrik yang sangat besar.
Material perovskit ini memiliki celah energi sebesar 3,4 eV yang sesuai untuk
produksi perangkat yang dapat mengemisikan cahaya pada daerah sinar
tampak.(2,3)
Dari beberapa sifat yang dimiliki oleh material-material berstruktur perovskit,
beberapa penelitian mengenai sifat optik material berstruktur perovskit dengan
penekanan pada sifat luminesens telah banyak dilaporkan. (3-6) Material ini banyak
digunakan sebagai host (induk) senyawa fluoresen seperti yang dilaporkan oleh
Patra yang mengkaji sifat luminesensi BaTiO3:Er3+.(7) Selain itu modifikasi
perovskit dengan penyisipan sebagian kation pada STO oleh barium
2
(BaxSr1-xTiO3) dengan struktur amorf juga digunakan sebagai host untuk material
yang berluminesensi pada temperatur kamar.(8)
Umumnya material-material perovskit yang berluminesens dipreparasi dengan
beberapa metode seperti reaksi padatan, hidrotermal, sol-emulsi-gel, dan
elektrodeposisi.(6,9) Akan tetapi ukuran partikel yang dihasilkan umumnya lebih
besar dari 50 nm, yang berarti ada beberapa sifat fisik yang belum teroptimalkan,
seperti sifat optis dan sifat listriknya. Ukuran menjadi sangat penting dalam
bidang rekayasa material, karena pada umumnya material berukuran nano
memiliki sifat yang berbeda dengan material ruahnya.
Dalam penelitian ini dipilih senyawa dengan struktur perovskit sebagai objek
kajian karena pada umumnya senyawa ini merupakan kandidat yang baik dalam
beberapa perangkat elektronik. Tabel I.1 menunjukkan beberapa penelitian
tentang sintesis dan karakterisasi SrTiO3.
Tabel I.1 Beberapa topik penelitian tentang sintesis perovskit dan karakterisasinya.
Peneliti Kajian
Petzelt, 2003 Respon dielektrik SrTiO3, BaTiO3 dan BST terhadap FIR dan near-millimetre.(10)
Takeuchi, 2003 Preparasi keramik komposit BaTiO3/SrTiO3 dengan menggunakan spark plasma sintering (SPS).(11)
Kim, 2003 Kajian Perubahan Karakteristik SrTiO3: Pr, Al, Ga, fosfor dalam medan potensial rendah.(12)
Hreniak, 2004 Pengunaan metode sol-gel dalam preparasi BaTiO3:Eu untuk mendaptkan nano-size partikel.(13)
Terlihat pada Tabel I.1 di atas bahwa beberapa kajian spesifik pada material
dengan struktur perovskit menekankan pada keunggulannya dalam perangkat
elektronik.
Berdasarkan pemaparan di atas, maka penelitian ini menekankan pada kajian
teknik preparasi material berukuran nano yakni dengan memanfaatkan radiasi
ultrasonik dari cleaning bath ultrasonik dalam medium etanol-air. Dalam
3
preparasi nanopartikel CaxSr1-xTiO3 penyisipan ion logam tanah jarang seperti
Pr3+, Eu3+, dan Tb3+ dilakukan pula untuk menyelidiki pengaruhnya pada sifat
luminesensnya. Metode sonokimia telah dikembangkan untuk mensintesis
senyawa SrTiO3 dan TiO2.(5,14) Dalam penelitian ini dilakukan substitusi kation
Sr2+ oleh ion Ca2+, serta kation Ti4+ oleh ion trivalen logam tanah jarang.
I.2 Tujuan Penelitian
Secara umum penelitian ini bertujuan untuk menyelidiki sifat luminesens hasil
sintesis menggunakan irradiasi ultrasonik material berukuran nano dengan
struktur perovskit yang disisipi logam tanah jarang dengan menggunakan irradiasi
ultrasonik. Sedangkan tujuan khususnya adalah:
1) Menyelidiki pengaruh perbedaan konsentrasi ion kalsium (Ca2+) dalam
CaxSr1-xTiO3 (x=0; 0,2; 0,4; 0,5; 0,6; 0,8 dan 1) terhadap struktur senyawa.
2) Mempelajari pengaruh radiasi ultrasonik pada sintesis senyawa
Ca0,5Sr0,5TiO3:5% RE (RE = Pr3+, Eu3+, Tb3+) terhadap ukuran partikel.
3) Mempelajari pengaruh jenis logam tanah jarang (RE = Pr3+, Eu3+, Tb3+),
yang disisipkan pada host material (Ca,Sr)TiO3 dengan metode sonokimia,
terhadap karakter luminesens material
I.3 Pentingnya Penelitian
Jika penelitian ini berhasil maka akan menjadi salah satu bagian dari usaha
pengembangan teknologi dan diharapkan dapat memberikan kontribusi dan
manfaat pada berbagai bidang, diantaranya untuk memberikan kontribusi dalam
bidang material engineering berupa informasi metode preparasi nanopartikel
perovskit dengan radiasi ultrasonik sebagai material fungsional optis dengan
karakter luminesens yang baik. Penelitian ini perlu dilaksanakan dalam upaya
perintisan riset di bidang pengembangan nanoteknologi yang diawali dengan
kajian teknik preparasi.
4
I.4 Ruang Lingkup Penelitian
Penelitian ini meliputi sintesis CaxSr1-xTi0,95RE0,05O3 (CSTO:RE), kemudian
dikarakterisasi dengan pengukuran difraksi sinar-X serbuk dan sifat
luminesensnya. Untuk itu penelitian ini dibatasi pada:
1) Metode preparasi CaxSr1-xTiO3:RE3+ (RE = Pr, Eu, Tb) yang dilakukan
adalah metoda sonokimia, dengan menggunakan pelarut etanol-air.
2) Parameter yang divariasikan adalah konsentrasi Ca2+, jenis logam tanah
jarang yang digunakan adalah Pr3+, Eu3+, dan Tb3+.
3) Karakterisasi sampel dilakukan menggunakan difraktometer sinar-X
serbuk, Spektrofluorometer, dan Scanning Electron Microscope.
I.5 Sistematika Penulisan Tesis
Pada tesis yang dibuat sebagai laporan penelitian yang dilakukan, penulis
menggunakan sistematika penulisan sebagai berikut:
Bab I Pendahuluan
Bab ini berisi tentang latar belakang penelitian, permasalahan yang diteliti serta
tujuan dan manfaat penelitian.
Bab II Tinjauan Pustaka
Tinjauan pustaka berisi kajian literatur yang digunakan dalam penyusunan laporan
meliputi penjelasan tentang celah energi pada nanokristal, material berstruktur
perovskit dan sifat-sifatnya, aspek-aspek penting dalam sonokimia, spektroskopi
luminesens, metode difraksi sinar-X dan SEM.
Bab III Metodologi Penelitian
Bab ini mengenai tahapan-tahapan kerja selama penelitian dan metode analsis.
Bab IV Hasil dan Pembahasan
Hasil-hasil penelitian disajikan pada bagian ini kemudian diikuti dengan
pembahasan terhadap fenomena-fenomena yang berhasil diamati.
Bab V Kesimpulan dan Saran
Bagian ini berisi penutup berisi simpulan dan saran.
2008 TS PP CEPI KURNIAWAN 1-COVER.pdfCover_Pengesahan..pdfDAFTAR ISI_Abstrak_Daftar2_Cepi.pdf
TESIS Cepi Kurniawan.pdf