Pembualan Sambungan PN Semikonduktor ZnO don Konduktor Al dengan Teknlk Sputtering (Yunanto)

PEMBUA TAN SAMBUNGAN PN SEMIKONDUKTORZoO DAN KONDUKTOR AI DENGAN TEKNIK SPUTTERING

Yunanto,TrimardjiAtmonoPusat Penelitian daD Pengembangan Teknologi Maju-BA TAN

JI. Babar Sari, Kotak Pas 8, Yogyakarta 5500

ABSTRAK

PEMBUATAN SAMBUNGAN PN SEMIKONDUKTOR ZoO DAN KONDUKTOR AI DENGAN TEKNIKSPUTTERING. Telah dilakukan pembuatan sambungan pn semikonduktor ZoO daDkonduktor AI dengan teknik sputtering.Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui terbentuknya sambungan pn bahan semikonduktor ZoO yang diberi pengotor denganlapisan tipis Aluminium. Pemberian pengotor dengan lapisan tipis AI ini menggunakan teknik sputtering. Untuk mengetahuitelah terbentuk sambungan pn dilakukan pengukuran :hubungan tegangan dengan arus, hubungan tegangan daDkapasitansi,tahanan maju daDmundur .Untuk mendapatkan sambungan pn yang baik semikonduktor ZnO diberi pengotor dengan beberapamacam variasi dosis dari pengotor Aluminium. Sedangkan untuk mendapatkan dosis daDtenaga yang sesuai dilakukan variasitekanan gas, waktu deposisi daD days elektroda, Pengukuran hubungan tegangan daD arus dilakukan dengan Curve tracer,pengukuran tegangan daDkapasitansi dilakukan dengan LCR meter, pengukuran tahanan maju daDmundur dilakukan denganMultimeter meter digital. Dari hasil percobaanyang dilakukan diperoleh sambungan pn yang paling baik dengan tegangan dadalmaju6,5 Volt, tegangan dadal mundur 150 Volt, tahanan maju paling kecil2,1 K Ohm daDtahanan mundur 19,8 M Ohm.padakondisi parameter tekanan gas 7,10-2Torr, waktu deposisi 1,25jam, days elektroda 15Watt.

ABSTRACT

FABRICATION OF THE ZoO SEMICONDUCTOR PN JUNCTION AND THE AI CONDUCTOR BYSPUTTERING TECHNIQUE. Fabrication of the ZoO semiconductor pn junction and AI conductor have been done. by..sputtering technique. To know the pnjunction formed, the relation have been determinated between voltage and current, voltage'and capasitance, forward and reverse resistance. The purpose of this research is to know the pn junction formated of the ZoOsemiconductormater which is givenan impurityof Aluminiumthin film. is used sputteringtechnique. Whereas to get concurrencedose and energy are varied a gas pressure, a deposition time and electrode power. Relation measuring of the voltage and currentwas done using a Curve tracer, measuring the voltage and capasitance was done using a LCR meter, measuring the forward andreverse resistancea using Digital Multimeter.From this experimentshown the best pnjunction with a forward breakdown voltageof the 6.5 Volt, reverse break down voltage of 150 Volt,.the sr.allest forward resistance 2.1 K Ohm and reverse break downresistance 19.8M Ohm at parameter condition ofagas pressure 7.10-2Torr, deposition time 1.25hours, electrode power 15Watt.

Kala kuncl: Semikonduktor, ZoO, Sputtering

PENDAHULUAN

Untuk membuat komponen elektronik, salah satubahan yang paling penting adalah bahan semikonduktor.Bahan yang biasa digunakan untuk keperluan tersebut,adalah bahan semikonduktor Silikon clan Germanium.

Bahan Silikon lebih banyak digunakan daTi pads bahanGermaniU111.Hal ini disebabkan karena bahan Germanium

mempunyai sifat yang lebih jelek daTi bahan Silikon.Demikian juga dalam eksplotasi penambangan bahanGermanium lebih sulit. SelDin kedua bahansemikonduktor tersebut masih ads bahan semikonduktor

kompon. Bahan semikonduktor kompon ads 2 macamyaitu Galium Arsenik clan Cadmium Telurida yang biasadigunakan untuk keperluan tertentu misainya, laser, lightemiting diode clan sel surra [1,2]

Dalam pembuatan bahan semikonduktor daTiSilikon, ads beberapa metode yaitu pembekuan normal,metode pemerataan wilayah, metode pelelehan daerah,metode penarikan, metode difusi clanmetode epiktasi.Serous metode tersebut semuanya melibatkan suhutinggi. Pembuatan semikonduktor tipe p atau tipe n yangtidakmelibatkansuhu yang tinggi, adalahmetode paduanclan implantasi ion. Metodepaduan biasanyamenggunakan pengotor daTi bahan Indium yangmempunyai titik leleh yang rendah sekitar 150 °C.Sedangkan yang metode yang lainya adalah metodeimplantasi ion, dimana pengotor diionkan, dipercepatdisaring clandicangkokkan pads substrat Silikon. Tetapimetode implantasi ion ini peralatannya rumit clanmaltalharganya [3].

225

Prosiding Pertemuan llmiah IImu Pengetahuan don Teknologi Bahan '99Serpong, 19 -20 Oktober 1999 ISSN 1411-2213

Bahan ZoO banyakditelitikegunaannyaolehparapeneliti, terutama di negara maju. Bahan ZoO adalahbahan semikonduktor senyawa grup II-VI dengan lebarpita3,3eV. StrukturkristalZoOadalahheksagonaldengana clanc adalah 3,2426 A clan5,1949 A. Di dalam kristalZoO terdapatkelebihan atomZn yangdisebabkankarenaketidak seimbangan antara atom Zn clan atom 0,menyebabkan dalam kristal ZoO kelebihan atom Znsebagai atom intersial. Karena kristal netral kelebihankation, maka akan diimbangi oleh muatan negatip yaitudua elektron. Elektron-elektron ini bebas bergerak didalam kristal di bawah medan listrik loaf, sehingga ZoOmenjadi bahan semikonduktor tipe n. Bahan ZoOmempunyai sifat piezoelektrik yang besar, kopel elektromekanikyang besar,akustooptikyangbesar,elektrooptikclankoefisien optik non linier, transparansi pada daerahtampak sekitar90% [4,5]

Suatu semikonduktor bila dihubungkan dengansuatu logam yang membuat kontak yang erat, makaelektronberpindahdaTisemikonduktorke logam,sampaiperbedaan tenaga Fermi menjadi no I. Denganberpindahnya elektron daTisemikonduktor ke logam,maka jumlah elektron pada semikonduktor akanberkurang, sehingga semikonduktormenjadi bermuatanpositip. Muatan positip ini mengionisasikan donor yangmenempati suatu Iebar tertentu daTi semikonduktorterhadap bidang pertemuan logam clansemikonduktor.EIektron lebih dapat memasuki logam tetapi dapatdiabaikan dibandingkan denganjumlah eIektronlogam.

Di dalam semikonduktor akan terjadi dua daerahyaitu daerahmuatan ruangyang beradadekatpermukaansemikonduktorclandaerahnetraldimanaterdapatmuatanpositip clan negatip yang sarna. Muatan positip akanmenyebabkanterjadinya medan listrikyang arahnyadaTisemikonduktor menuju logam di dalam daerah muatanruang.Medan listrikini akan menaikkantegangandaerahmuatan ruang, sehingga menghalangiarus elektronyangberasal daTi daerah netral ke logam. Tegangan yangmenghalangialiran elektron ini disebuttegangan barrier.

Pad a sambungan antara logam dengansemikonduktor yang mempunyai tegangan barrier arusmengalir daTiberbagai arab tergantung pada polaritastegangan.yang diberikan. Bila sambungan logam clansemikonduktor diberi tegangan maju makasemikonduktor akan mempunyai tingkat tenaga yanglebih tinggi daTi pada logam. Hal ini mengakibatkanelektron-elektronpada logamyang dinaikkantenaganyadapatmelompatibarrier.Konsentrasielektronyang dapatmelompati barrier lebih besar yang berada di dalamsemikonduktor, sehingga elektron mengalir daTisemikonduktor ke logam Aliran elektron ini tidaktergantung daTi nilai tegangan yang diberikan padasambungan logam clansemikonduktor. Sedangkan bilasambungan logam clansemikonduktor diberi teganganmondor, maka elektron tidak dapat melompati teganganbarrier,sehinggahanyaarusyangkedl sajayangmengalirdaTisemikonduktorke logam [3).

.,.,t;;

Teknik sputtering yang digunakan disini adalahteknik sputtering DC, karena target yang digunakan daTibahan semikonduktor. Tegangan tinggi DC yangdiberikan pada elektroda menyebabkan ion positipbergerak bebas daTianoda menuju katoda, sedangkanion negatip bergerak menuju anoda. Dalam pergerakanmenuju katoda ion positip tersebut akan dipercepat olehmedan listrikkarena ada beda tegangan. Selanjutnya ionpositipmendapatpercepatan daTigaya yang ditimbulkanoleh medan listrik, akan bergerak menuju katoda clanmenumbuki dengan tenaga yang tinggi, dengan diikutitumbukan berikutnya secara terus-menerus.

Massa ion penumbuk daTigas argon mempunyaimassa yang lebih besar daTiatom yang ditumbuk makakeduanya akan meninggalkan tempat tumbukan menujuke arab bagian dalam permukaannya. Dengan demikianatom permukaan memperoleh tenaga yang cukup untukmelepaskandaripermukaantarget.Atomyang terhamburdaTipermukaan target akibat ditumbuki ion penumbukdigunakan untuk pendeposisian lapisan tipis padasubstrat.

Ketebalan lapisan tipis yang terbentuk padabahan yang dilapisi tergantung pada laju deposisi,sedangkan laju deposisi sebanding dengan waktudeposisi, tegangan elektroda, kuat medan magnet yangdikenakanpada elektroda. Selain itu berbanding tebalikdengan tekanan gas danjarak elektroda. Waktu deposisiyangsemakinlamamempengaruhibanyaknya atomyangterpercikdaTitarget. Tegangan elektrodamempengaruhirapat ion, sehingga tenaga ion yang menumbuk target,bila tegangan elektrodasemakinbesar, maka atom yangterpercik akan semakin banyak. Medan magnet akanmempengaruhi rapat ion, dimana bila medan magnetsemakintinggimakajumlahionpenembakakanbertambahbanyak yang mengakibatkan atom yang terpercik jugasemakinbanyak [5).

Tekanan gas akan mempengaruhi jumlahtumbukan ion penumbuk dengan partikel udara yangmasihadadi alamruangvakum,sehinggasemakinrendahtekanan gas maka ion penumbuk lebih banyak hanyamenumbuk target. Dengan demikian ion penumbukmempunyai jalan bebas rata-rata yang lebih besar padatekanan yang semakin rendah Pada akhimya atom yangterpen ikdaritargetakansemakinbanyak.larak elektrodayang semakin dekat, maka akan meningkatkan medanlistrik yang akhimya akan meningkatkan gaya ionmenumbuktarget.Dengandemikianatom yang terpercikdaTitargetjugasemakin banyak [6].

Untuk membuat semikonduktor tipe p pengotoryang digunakan adalah: Boron, Indium, Galium clanAluminium, sedangkan untuk membuat semikonduktortipe npengotor yang digunakanadalah: Fospor, Arsenik,Antimon clanNitrogen. Pemberian pengotor ini dapatdilakukan dengan memberikan lapisan tipis bahanpengotor pada semikonduktor yang akan dibuatsambungan po. Untuk membuat sambungan pn denganbahan ZoO dapat dilakukan dengan dua cara yaitu:

Pembuatan Sambungan PN Semikonduktor ZnO don Konduktor Al dengan Teknik Sputtering (Yunanto)

bahan ZoO dibuat pelet daDdiberi pengotor lapisantipisAI, atau ZoO dibuat lapisan tipispactalogam, setelah itubarn dideposisi dengan lapisan tipis lagi denganpengotor AI.

Bahan ZoO yang digunakan pactapenelitian iniberupa serbuk yang mudah dicari di pasaran denganhargayangrelatipmurah. SedangkanbahanSilikonwafer,Germanium wafer, Galium, Cadmium selain harganyamahallebih sulit dicari di pasaran, bahkan kemungkinantidak actadi pasaran lokal. Untuk membuat sambunganbahan logamdengansemikonduktormenjadisambunganpo, serbuk ZoO dibuat pelet. Dimana sebelum dibuatpelet dipanasi terlebih dahulu, barn kemudian diberipengotor lapisan tipis Al dengan teknik sputtering,dimana peralatannya relatip sederhana.

Teknik sputtering mempunyai kelebihan dariteknik lain. Kelebihan dari teknik ini adalah dapatmembuat lapisantipis tidak melibatkansuhuyang tinggi,walaupun bahan yang dilapiskan mempunyai titik lelehyang tinggi. Lapisan yang terbentuk dapat merekatdengan kuat pacta substrat yang diberi lapisan tipis.Target yang digunakan dapat digunakan lebih lama.Teknik sputtering adalah teknik untuk membuat lapisantipis dari suatu bahan yang akan dideposisikan pactabahan yang lain dengan memnggunakan efek sputteringfisis. Bahan yang akan dideposisikan pactabahan lainditumbuki dengan ion yang mempunyai massa berat,sehinggaatompactabahanyangditumbukiakan terpercikpactabahan yang diberi lapisan tipis. Ion penumbuk iniberasal dari dari gas yang diionisikan dengan medanlistrik. didalam ruang vakum. .Teknik sputtering pactadasamya acta2 macam yaitu teknik sputtering DC daDteknik sputtering RF. Teknik sputtering DC hanya dapatuntuk bahan yang berupa konduktordaDsemikonduktor,sedangkan teknik sputtering RF dapat berupa bahankonduktor, semikonduktor daDisolator.

Dalam penelitian ini pengotor yang akandigunakan adalah Aluminium, karena bahan ini mudahdidapat dengan harga murah, sedangkan Boron, IndiumdaDGaliumsulitdidapatdaDharganyalebihmahal.Teknikyang digunakan adalah dengan teknik sputtering yangtersediadi P31M. Teknikinitidakmelibatkansuhutinggi,walaupun bahan yang akan dibuat lapisan tipismempunyaititik lelehyang tinggi.Denganmenggunakanbahan ZoO sebagai bahan semikonduktor tipe n daDAluminium sebagai pengotor untuk menjadikan tipe p,diharapkan akan dapat dibuat sambungan pn denganharga yang murah daD dengan Blat yang sederhanaSedangkanuntukmendapatkansambunganpn yangbaikdilakukan variasi beberapa parameter sputtering yaitutekanan gas, waktu deposisi daDdaya elektroda.

METODEPERCOBAAN

Dalam penelitian ini dilakukan beberapa tahapanmeliputi: penyiapan cuplikan, pendeposisian lapisantipis, pengukuran tahanan maju daDmondor, pengukuran

hubungan tegangan daD arus daD pengukuran hubungantegangan dengan kapaisitan.

Penyiapan cuplikan

Bahan yang digunakan dalam penelitian ini adalahbubuk ZoO sebagai substrat, dengan kemumian 99 %buatan Merck. Sedangkan bahan untuk target digunakanaluminium biasa dipotong dengan diameter 50 mm. BahanAlumunium ini mengandung 4 % Co, 0,5 % Mn daD0,5 % Mg. Bahan ZoO ditimbang sekitar 25 gram,kemudian ditempatkan dalam cawan dipanliSi hinggasuhu 900 °C selama I jam. Kemudian dimasukkan di dalamtempat cetakan dengan diameter 60 mm, ditekan denganbeban 16 ton. Setelah menjadi pelet, selanjutnya dipotongdengan ukuran 5 mm x 5 mm, daD ditutupi dengan kertastimah yang diberi lobang dengan diameter 3 mm. Lubangini untukjalan ion Aluminium yang terpercik dari target,sehingga tidak mengenai bagian samping substrat clanlapisan tip is Al yang terdeposisi pacta setiap substratluasannya sarna,

TEGANGA1'I

TINGGI DC

I PENDINGIN I

SUBSTRATc::::s

Gambar 1. Diagram kotak sistem sputering DC milikPHM

Pendeposisian lapisan tipis

Peralatan sistem sputtering yang digunakanterdiridari :tabungreaktorplasma,pompa vakum,vakummeter, somber tegangan DC, gas Argon

Substrat pelet ZoO diletakkan pacta tempatsubstrat yang berfungsi sebagai anoda di dalam tabungreaktor plasma. Target Al diletakkan pactakatoda yangberadadi atas anoda.Tabungreaktorplasma divakumkansampai5.10-2Torr,kemudiangasArgondialirkanke dalamtabung reaktor plasma melalui kran yang digunakanuntuk mengatur tekanan gas. Tekanan gaS akan naikmenjadi 7.10-2Torr. Kemudian somber tegangan DCdihidupkan, maka gas Argon akan terionosasi, ion argonakan menumbuk target AI. Untuk mendapatkansambungan pn yang paling baik, maka dilakukan variasitekanan gas dari 7.10-2Torr sampai dengan 1,1.10-1Torr,waktu deposisi dari 0,25 jam sampai dengan 1,25jam,daya elektroda dari 10watt sampai dengan 25 watt.

Pengukuran tahanan maju daDmundur

Sambungan pn yang baik mempunyai tahananmaju yang kecil dalam ratusan orde ohm daD tahananmundur dalam mega Ohm Untuk mengetahui besamyatahananmajuclanmundur dari sambungan po, digunakan

227

Prosiding Pertemuan /lmiah /lmu Pengetahuan don Teknologi Bahan '99Serpong, 19 -20 Oktober 1999 /SSN 1411-2213

MultimeterdigitalMerk Aro~ilmengukur tahanan mundur san

Pengamatan hubungan tegan

Sambunganpn yang baik . Silikon arus

mulai mengalir pacta tegangan (j~\.j,,~ . ~n teganganterbaliknya dalam orde ratusan Volf~~~,tukmengetahuihubungan tegangan clan arus dapat4H!lkukan denganmengukur tegangan clanarus, dengad1n~lakukanvariasitegangan yang menghasilkan arus t(;~entu, kemudianbarn dibuat grafik. Cara ini tidak praktls clantidak dapatdibuat data pacta foto. Dengan demikian pactapengamatan inidigunakan Curve Tracer 1.000V buatanP3TM yang datanya diamati pactaosiloskop yang dapatdifoto dengan film polaroid. Pemakaian Curve Tracerbuatan sendiri ini disebabkan karena Curve Tracer meekLeader yang dimiliki hanya mampu untuk teganganterbalik 100Volt clanhanya dapat mengamati teganganmaju clanmundurtidak secara bersamaan.

Pengukuran tegangan daDkapasitan

Di antara sambungan p clan n mempunyaikapasitan dengan nilai tertentu yang besarnyadipengaruhi oleh.dielektrikum diantara sambungan po,luasansambunganpn tebaJnyap clann, teganganterbalikyang diberikan. Hubungan tegangan clan kapasitandilakukan dengan LCRmetermerk HP tire 4271 B yangsudah dilengkapi dengan somber tegangan yang dapatdivariasi pacta nilai tertentu tertentu, sehingga tinggalmengamati nilai kapasitan dari sambungan pn.

BASIL DAN PEMBAHASAN

Dalam penelitian ini dilakukan pendeposisianlapisan tipis Al pacta substrat ZoO, dengan tara sputeringdim ana target Al ditumbuki dengan ion Argon, sehinggaatom target Al akan terlepas clanmenumbuk ke substratZnO. Untuk mendapatkan sambungan po yang baik makaperlu dilakukan variasi waktu deposisi, tekanan gas clandaya elektroda.

Dalam teknik sputtering gas Argon diionisasikandengan tegangan tinggi DC, sehingga ion Argon akandipercepat menuju target. Karena ditumbuki dengan ionyang mempunyai tenaga yang cukup tinggi maka atomtarget akan terlepas menumbuk substrat ZoO. Ion Al iniakan akan menggeser susunan atom ZoO, sehinggasebagian akan menempati tempat yang kosong, sehinggasuatu ketika susunan atom ZoO akan penuh. Tumbukanion Al terns berlanjut, maka ion Al akan menumpuk pactapermukaan substrat ZoO yang akhirnya terbentuklapisan tipis AI.

Untuk Gambar 2 kondisi parameter yang

digunakan adalah tekanan 7.10-2 Torr, waktu deposisi0,5 jam yang divariasi adalah dayanya dari 10watt sampaidengan 25 Watt. Untuk daya 10 Watt sudah mulai timbultahanan maju sebesar 8 M Ohm clan cenderung menurundengan bertambahnya daya. Demikian juga untuk

.TlhlnlMeju(RI)

.Tlhanan M\JncU(Rpl

010 15 20

P(WaU)

Gamba,2. Grafikhubunganantaraclaradengantahananmaju clan mundur sambungan pn

tahanan mundurnya dengan bertambahnya daya tahananmundumyajuga menurun dari 19,8 M ohn sampai 1,2 MOhm. Hal ini disebabkan karena dengan bertambahnyadaya maka carat ion argon akan meningkat juga. Dengandemikian tenaga ion Argon dalam menumbuk target Alakan lebih kuat, sehingga atom target yang terlepas akansemakin banyak. Dengan waktu deposisi clan tekanangas yang tetap, maka lapisan Al yang terbentuk akansemakin tebal. Tahanan paling kecil tidak terjadi pactadays yang paling tinggi tetapi terjadi pacta days 15 Watt.Hal ini disebabkan untuk daya yang terlalu besar makaion Al acta sebagian ion AI yang menyisip pacta susunanatom ZoO, sehingga mengurangi ketebalan lapisan tip isAI. yang terdeposisi pacta pelet ZoO.

Untuk Gambar 3 kondisi parameter yang digunakanadalah daya 10Watt, tekanan gas 7.10-2Torr, sedangkanyang divariasi adalah waktu deposisi 0,25 jam sampaidengan 1jam. Tahanan sudah mulai timbul pactawaktudeposisi0,25jam yaitu 5M Ohm clanactakecenderunganmenurun dengan bertambahnya waktu deposisi.Demikian juga tahanan mundumya juga menurun dari18,2MOhmmenjadi0,2MMhm.Halinidisebabkankarenadengan tekanan gas clandaya yang tetap, waktu deposisiyang semakinmeningkatlajudeposisinyaakan meningkatjuga, Dengan demikian lapisan tipis yang ditimbulkanakan semakintebal,yang akhimya tahanannya mengecil.

25

- 21)E.J:0 15!

.T8h8n8nM8ju(RF)8T Mundur(Rp)

icS"10::

10

5

o0,25 0,5 0,75

t(Jam)Gamba, 3. Grafik hubungan antara waktu deposisi dengan

tahanan maju clan mundur

1 1,25

UntukGambar4kondisiparameteryangdigunakanadalah daya 10 Watt clan waktu deposisi 0,5 jam,sedangkan tekanan gas yang divariasi dari 7.10-2Torr

10

E8.J:

0!. 6'iiic 4J!1/1'iii 2-&

Pembuatan Sambungan PN Semikonduktor ZnO don Konduktor AI dengan Teknik Sputtering (Yunanto)

0,09 0,1 1,1

Tekanan(Torr)Gambar4. Grafik huburiganantara tekanangas dengantahananmaju dan mundur

0,07 0,08

sampaidengan 1,1.10-1Torr Tahanansudahmulaitimbulpadatekanan 1,1.10-1torryaitu 1,5Mohmclaneenderungmenurun sampai 0,1 M Ohm, walaupun kemudian naiklagi menjadi 0,6 M Ohm. Demikian juga tahananmundumya juga untuk tekanan yang semakin menuruntahanannya eenderung turun dari 19,8 M Ohm menjadi1,7M Ohm clankemudian naik Iagimenjadi4,5 M Ohm.Hal ini disebabkan karena dengan turunnya tekanan gasdari 1,1.10-1Torrmenjadi 1.10-1TorrmakagasArgon yangbertumbukan dengan partikel udara semakin sedikit,sehingga ion Argon sebagian besar menumbuk target.Dengandemikianjalanbebasrata-rataionArgonke targetmenjadi semakinbesar. Tetapisemakinturuntekanangasmulai 9.10-2 Torr tahanan meningkat Iagi. Hal inidisebabkan karena kemungkinan ion Argon yangterionisasi semakin sedikit, sehingga atom target yangtertumbuk ion Argon juga menurun.

Pada Gambar 5 gambar yang ditampilkansambungan pn yang tidak begitu baik sedangkan padaGambar6 basilyangpalingpalingbaik.Untuksambunganpn yang tidak begitu baik tidak terjadi prosespenyearahan yang baik, sehingga grafiknya hanyaberupa garis yang hampir Iurus.yang berbelok sedikitHal ini disebabkan karena belum terjadi lapisantipis AI.atau Iapisan tipis yang terjadi sangat tipis, sehinggabelum terjadi hubungan yang mereta antara logam clansemikonduktor. Tetapi untuk lapisan Al yang eukup

Gambar 5. Grafik hubungan antara tegangan dan arussambungan pn untuk waktu deposisi 0,5 jam pada skalahorisontal 50 V/div dan vertikal 0,2 mA/div

Gambar 6. Grafik hubungan antara tegangan dan arussambungan pn untuk waktu deposisi 1,25 jam pada skalahorisontal 50 V/div dan vertikal 0,2 mA/div

untuk membuat sambungan antara logam clansemikonduktormaka teJjadi sambunganpo. Grafik yangditunjukkanpada Gambar 6 adalah sambungan pn diberitegangan maju clanmundur, sehingga dapat langsung

. dibaea tegangan maju clanmundur.Pada sambungan antara logam dengan

semikonduktor yang mempunyai tegangan barrier arusmengalir dari berbagai arab tergantung pada polaritastegangan.yang diberikan. Bila sambungan logam dansemikonduktor diberi tegangan maju makasemikonduktor akan mempunyai tingkat tenaga yanglebih tinggi dari pada logam. Hal ini mengakibatkanelektron-elektronpada logam yang dinaikkan tenaganyadapatmelompatibarrier..Konsentrasielektronyang dapatmelompati barrier lebih besar yang berada di dalamsemikonduktor, sehingga elektron mengalir dadsemikonduktor ke logam Pada grafik ditunjukkan padaarab ke kanan Tegangan dadal maju teJjadi lebih tinggidarisambunganpndarisilikonyaitu6,5Volt,karenabahanZoO mempunyai eelah tenaga 3,3 eV lebih tinggi dariSilikonyanghanya 1,1eV,

Aliran elektron ini tidak tergantung dari nilaitegangan yang diberikan pada sambungan logam dansemikonduktor. Sedangkan hila sambungan logam clansemikonduktor diberi tegangan mundur, maka elektrontidak dapat melompati tegangan barrier, sehingga hanyaarus yang keeil saja yang mengalir dari semikonduktorke logam.Tetapi untuk tegangan yang cukup besar makaakan terjadi teganganjebol yang akan mengalirkan arusyang cukup besar juga.. Dalam grafik pada Gambar 5tegangan dadal mundumya hanya 10 Volt. Sedangkanpada Gambar6 ditunjukanarabyangkekiri,menunjukkantegangan dadal mundur.sebesar 150 Volt Hal ini bisaterjadi karena digunakan tegangan mundur yang cukupbesar melebihi 150Volt, sehinggateJjaditegangan dadalmundur.

Untukmembandingkanbasilpenelitianinidenganpenelitian yang lain yang dilakukan oleh Dr. Adianto,makaditampilkanGambar7menunjukangrafIkhubungantegangan clan arus sambungan pn dari silikon tire n

2~9

- 25E

20 I f*TahananMajU(RF}s:. 8TahananMundur(Rp)0

15

Ui10c

ICI...1/1

5UiGIIt: 0

Prosiding Pertemuan llmiah Ilmu Pengetahuan dun Teknologi Bahan '99Serpong, 19 -20 Oktober 1999 ISSN 1411-2213

Gambar 7. Grafik hubungan antara tegangan dan arussambungan antara silikon dengan aluminium yang diberipenyekat lapisan tipis toluena pacta skala horisontal 50V/div dan vertikal 0,2 mAidiv

u:-

~c!'iijIVCoIV0

2 3 4 7 95 6

E (Volt)

Gambar 8. Grafik hubungan antara tegangan terbalikdengan kapasitan antara sambungan ZoO dengan AI

8

lapisan tipis Toloune daDAI. Pada diode ini tegangandadal maju majunya cukup rendah sekitar I Volt,sedangkan tegangan dadal mundur sekitar 100 Volt.Fungsi dari lapisan tipis Toloune untuk meningkatkantegangan dadal mundur [7].

Pada Gambar 8 dapat dilihat grafik tiga macamhubungan antara tegngan terbalik sambungan po,dimana tegangan positip diberikan pada terminallogamAI, sedangkan terminal negatip dibrikan padasemikonduktor ZoO. Kapasitannya akan turun secaraekponensial dengan naiknya tegangan terbalik. Nilaikapasitanyang tertinggi terjadipada sambunganpn yangdalam pembuatannya dilakukan dengan waktu yangpaling panjang.Hal inimenunjukkanbahwapada lapisantipis Al yang paling tebal maka akan terjadi sambunganpn yang baik. Sedangkan sambungan pn yang niJaikapasitannya lebih rendah dalam pembuatannya denganwaktu yang lebihpendek. Untuk sambunganyang lainyanilai kapasitannya sangat kecil, sehingga sulit diamati

KESIMPULAN.

Dari beberapa percobaan daD pengamatan yangtelah diJakukan dapat diambiJ beberapa kesimpulansebagai berikut :

I. Semikonduktor ZoO yang diberi pengotor lapisantip is dari konduktor AI dengan teknik sputteringdapat digunakan untuk membuat sambungan pn

2. Sambungan pn yang dihasilkan paling baik padapenelitian ini adalah dengan tahanan maju 2,1 KiloOhm daD tahanan mundur 19,8 M Ohm, tegangandadal maju 6,5 Volt daDtegangan dadal mundur 150Volt

3. Sambungan pn ini dapat dikembangkan dalampembuatan diode untuk penyearah tegangan tinggi,karena mempunyai tegangan dadal maju yang tinggi.

4. Untuk memperbaiki sifat listrik dari sambungan, pnbahan konduktor AI digunakan bahan konduktor AImumi. Selain itu digunakan pompa vakum difusi yangmampu mempertinggi kevakuman ruang sputtering,yang akhirnya proses pelapisan lapisan tip iskonduktor AI akan lebih bersih (pure), terbebas daripartikel yang tidak dikehendaki.

UCAP AN TERIMA KASIH

Pada kesempatan ini Penulis mengucapkan terimakasih kepada Bp. Pramujo daD Bp. Ngatinu yang telahbanyak membantu dalam penelitian ini.

6. DAFT AR PUST AKA

[1]. GEORGEHASS,MAURICEHF,JOHNIV,Physicsof Thin Film,AcademicPress, New York, (1982).

[2]. HEINERR,INGOLFR,IonImplatation,JohnWeley& Son,Chichester,(1986).

[3]. REKA RIO, MASAMORI, Fisika daDTeknologiSemikonduktor,PTPradnyaParamita,Jakarta,(1982)

[4]. MARTIN AG, Solar Cells, Prentice Hall, IncEnglewoodliffs,(1982).

[5]. KIYOTAKA W, SHIGER H, Handbook SputterDeposition Technology, Noyes Publication, NewYersey,(1991).

[6]. KONUMA, Thin Film Deposition by PlasmaTechniques,SpringerVerlag,Berlin(1992).

[7]. ADIANTO,"PengukuranArus daDTegangantanpaCahaya Diode logam Organik Semikonduktor"ProsidingPPI PDIPTNPPNYBATANYogyakarta(1996).