Bab I Pendahuluan - · PDF fileKim, 2003 Kajian Perubahan Karakteristik SrTiO 3: Pr, Al, Ga,...

download Bab I Pendahuluan - · PDF fileKim, 2003 Kajian Perubahan Karakteristik SrTiO 3: Pr, Al, Ga, fosfor dalam medan potensial rendah ... Bab ini berisi tentang latar belakang penelitian,

If you can't read please download the document

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