PEMBUATAN SENSOR BERBASIS FILM TIPIS UNTUK …lib.unnes.ac.id/29396/1/131862202_-_07.pdf ·...

i

LAPORAN AKHIR

PENELITIAN PRODUK TERAPAN

PEMBUATAN SENSOR BERBASIS FILM TIPIS UNTUK DETEKSI

GAS : CO, CO2, NH3, NO, NO2 SEBAGAI UPAYA PEMANTAU

KUALITAS UDARA

Tahun ke 1 dari rencana 2 tahun

OLEH :

Dr. Sujarwata, M.T. NIDN: 0004016113

Fianti, S.Si., M.Sc., Ph.D. Eng. NIDN: 0021017905

Dra. Langlang Handayani, M.App.Sc NIDN: 0022076807

Dibiayai Oleh:

Direktorat Riset dan Pengabdian Masyarakat

Direktorat Jenderal Penguatan Riset dan Pengembangan

Kementerian Riset, Teknologi, dan Pendidikan Tinggi

Sesuai dengan Kontrak Penelitian

Tahun Anggaran 2017

Nomor: 084 /SP2H /LT /DRPM /IV / 2017

UNIVERSITAS NEGERI SEMARANG

Oktober 2017

Kode/Rumpun ILmu: 111/ Fisika

iii

RINGKASAN

Material semikonduktor organik CuPc (Copper Phthalocyanine) memiliki sifat sensitivitas

tinggi terhadap gas, mudah mengabsorpsi gas dan dapat dioperasikan pada suhu ruang. CuPc

sebagai lapisan aktif sensor gas berbasis film tipis sangat sensitif dalam merespon gas beracun.

Tujuan penelitian ini membuat sensor berbasis film tipis dengan konfigurasi FET (field effect

transistor) berstruktur bottom contact yang dapat mendeteksi gas beracun, seperti: CO, CO2, NH3,

NO dan NO2. Eksperimen pendahuluan dengan melakukan deposisi film tipis CuPc di atas

substrat Si/SiO2, kemudian dikarakterisasi menggunakan X-Ray Diffraction (X-RD) dan Scanning

Electron Microscopy (SEM) serta dilanjutkan dengan analisis Energy Dispersive X-ray

Spectroscopy (SEM-EDX). Hasil karakterisasi X-RD dan SEM untuk menentukan film tipis

optimum yang dimanfaatkan dalam proses pembuatan sensor gas.

Pembuatan sensor gas dilakukan dengan panjang channel (jarak antara source dan drain)

100 μm menggunakan metode vacuum evaporator (VE), sedangkan proses perencanaan dengan

teknik lithography. Tahapan pembuatan sensor gas, sebagai berikut: substrat Si/SiO2 dicuci

dengan etanol dalam ultrasonic cleaner, kemudian dilakukan deposisi elektroda source (S) dan

drain (D) di atas substrat dengan metode VE. Selanjutnya deposisi film tipis CuPc diantara

elektroda S/D sebagai kontak resistansi dan diakhiri proses deposisi elektroda gate (G). Sensor

gas yang sudah dibuat kemudian di karakterisasi menggunakan elektrometer El-Kahfi 100 untuk

menentukan karakteristik keluaran dan mobilitas pembawa muatan.

Luaran dalam penelitian ini adalah prototip sensor berbasis film tipis untuk deteksi gas

beracun dan publikasi jurnal ilmiah. Prototipe tersebut dapat dimanfaatkan untuk monitoring

kualitas udara dan pengembangan laboratorium fisika material. Penelitan lanjutan tahun

berikutnya akan merancang dan membuat alat uji kelayakan sensor yang diaplikasikan sebagai

sensor gas CO, CO2, NH3, NO dan NO2. Alat-alat yang digunakan dalam pembuatan alat uji

kelayakan sensor gas, meliputi: glass chamber, electrometer, tabung gas uji, tabung gas N2, flow-

meter, regulator, valve dan alat pendukung lain. Tujuan uji kelayakan sensor gas untuk

menentukan konduktivitas, kesensitivan, waktu tanggap (response time) dan waktu pemulihan

(recovery time ).

Kata kunci : lithography , channel , CuPc, FET dan film tipis

iv

PRAKATA

Puji syukur kehadirat Allah S.W.T. penulis panjatkan atas segala karunia, berokah dan

hidayah-Nya yang sangat melimpah kepada kita semua. Selain itu, penulis panjatkan puji syukur

pula karena laporan penelitian yang dibiayai oleh hibah kompetisi Penelitian Produk Terapan

dapat diselesaikan. Adapun penelitian yang kami lakukan adalah penelitian yang berjudul:

Pembuatan Sensor Berbasis Film Tipis Untuk Deteksi Gas : CO, CO2, NH3, NO, NO2 Sebagai

Upaya Pemantau Kualitas Udara. Penelitian ini merupakan bentuk kepedulian dari dosen/peneliti

dalam meningkatkan ilmu dan teknologi film tipis khususnya dibidang sensor gas berbasis film

tipis untuk mendeteksi adanya gas beracun yang dapat membahayakan kehidupan manusia.

Berkat dukungan dan kerjasama dari berbagai pihak maka pelaksanaan penelitian ini telah

berjalan dengan lancar dan sukses. Oleh sebab itu kami mengucapkan terima kasih pada Ketua

Laboratorium Fisika Material UGM dan Ketua Laboratorium Fisika Material UNNES yang telah

memberikan dukungan penelitian. Ucapan terima kasih juga saya sampaikan kepada teman-teman

dosen yang membantu dalam penelitian ini. Semoga kegiatan ini memberikan manfaat bagi semua

pihak. Amin Ya Robbal Alamin

Semarang, Oktober 2017

Ketua Pelaksana,

Sujarwata

NIP. 19610104 198903 1001

v

DAFTAR ISI

Halaman

HALAMAN SAMPUL ………………………………………………………………….. i

HALAMAN PENGESAHAN ............................................................................................. ii

RINGKASAN ...................................................................................................................... iii

PRAKATA ……………………………………………………………………………… iv

DAFTAR ISI ……………………………………………………………………………. v

DAFTAR TABEL ……………………………………………………………………….. vii

DAFTAR GAMBAR …………………………………………………………………… viii

DAFTAR LAMPIRAN ……………………………………………………………..…… ix

BAB 1. PENDAHULUAN .............................................................................................. 1

1.1 Latar Belakang ....................................................................................................... 1

1.2 Perumusan Masalah ................................................................................................ 2

1.3 Roadmap Kegiatan ................................................................................................... 3

1.4 Tujuan Penelitian ................................................................................................... 3

1.5 Keutamaan Penelitian ............................................................................................ 3

BAB 2. TINJAUAN PUSTAKA .................................................................................. 5

BAB 3. TUJUAN DAN MANFAAT PENELITIAN …………………………………... 10

BAB 4. METODE PENELITIAN ………………………………………………………..

3.1 Deposisi Film Tipis ………………………………….………………………………

3.2 Uji karakteristik film tipis CuPc .................................................................................

3.3 Pembuatan sensor gas berstruktur FET ………………………………………………

3.4 Karakterisasi sensor gas berstruktur FET ……………………………………...……...

3.5 Alat uji kinerja sensor gas berstruktur FET …………………………………………..

11

11

13

13

13

14

BAB 5. HASIL DAN LUARAN YANG DICAPAI ……………………………………..

1. Deposisi film tipis CuPc ………………………………………………………………..

2. Pengujian struktur kristal dengan XRD …………………………………………….…

3. Pengujian morfologi dengan SEM ................................................................................

4. Proses lithography ...........................................................................................................

16

16

17

18

21

vi

5. Run card proses pembuatan FET …………………………………………………….

6. Proses lithography fabrikasi FET ……………………………………………………...

7. Proses Pembuatan FET ……………………………………………………………….

8. Hasil Karakterisasi FET ………………………………………………………...........

9. Hasil Perhitungan Mobilitas Pembawa Muatan ..............................................................

23

25

25

27

28

BAB 6. RENCANA TAHAPAN BERIKUTNYA ……………………………………… 32

BAB 7. KESIMPULAN DAN SARAN …………………………………………………. 33

DAFTAR PUSTAKA ………………………………………………………………….. 34

LAMPIRAN-LAMPIRAN ………………………………………………………………. 36

vii

DAFTAR TABEL

Tabel 1. Rencana Target Capaian Tahunan .............................................................. 4

Tabel 2. State of the Art beberapa penelitian material CuPc .................................... 6

Tabel 3. Analisis SEM-EDX pada unsur CuPc ....................................................... 20

Tabel 4. Run card proses pembuatan FET ………………………………………. 23

Tabel 5. Hubungan IDS Vs VGS dengan panjang channel 100 μm pada FET ……… 30

viii

DAFTAR GAMBAR

Gambar 1. Roadmap Kegiatan penelitian ...................................................................... 3

Gambar 2. Struktur molekul CuPc ................................................................................. 5

Gambar 3. Bagan alir dan aktifitas penelitian ............................................................... 11

Gambar 4. Metode evaporasi ………………………………………………………………... 12

Gambar 5. Sensor gas berbasis film tipis dengan struktur FET ………………………. 13

Gambar 6. Alat uji kinerja sensor gas beracun . ………………………………...……. 14

Gambar 7 Deposisi film tipis CuPc ………………………………………………………... 16

Gambar 8. Pengaruh resistansi film tipis CuPc terhadap waktu …………………………… 16

Gambar 9. Spektrum XRD dari Serbuk CuPc ………………………………………………. 17

Gambar 10. Spektrum XRD dengan variasi waktu, (a): 30 menit, (b): 60 menit, (c): 90 menit

dan (d) : 120 menit ................................................................................................

17

Gambar 11. Hasil SEM pada permukaan film tipis CuPc dengan variabel waktu pada

alat vakum evaporasi, (a): 60 menit, (b) : 90 menit dan (c) : 120menit ......

18

Gambar 12. Hasil SEM penampang melintang film tipis CuPc dengan variasi waktu,

yaitu: (a) 60 menit, (b): 90 menit dan (c): 120 menit ................................

19

Gambar 13. Hasil scanning elemental EDX …………………………………………... 20

Gambar 14. Proses lithography fabrikasi OFET ……………………………………… 25

Gambar 15. Hasil proses pembuatan sensor gas berstruktur FET ……………………………. 26

Gambar 16. Proses fabrikasi sensor gas ……………………………………………………….. 26

Gambar 17. Hasil pembuatan FET dipasang pada PCB …………………………………….. 27

Gambar 18. Karakteristik FET dengan panjang channel 100 µm ……..……………… 28

Gambar 19. Grafik hubungan (VGS) vs (IDS)1/2

untuk panjang channel 100 μm ……….. 30

ix

DAFTAR LAMPIRAN

Lampiran 1. Instrumen Penelitian .............................................................................. 36

Lampiran 2. Biodata Ketua dan Anggota Tim Pengusul .............................................. 43

Lampiran 3. Laporan Penggunaan Keuangan 100% .................................................. 53

Lampiran 4. Artikel Ilmiah yang akan dipublikasikan ke Jurnal Internasional

bereputasi TELKOMNIKA (Q3), baru dalam proses revisi ..................

57

Lampiran 5. Hasil Penelitian Produk Terapan berupa FET ((Field Effect Transistor)

untuk aplikasi sensor gas beracun, yaitu : CO, CO2, NH3, NO, NO2 ….

65

1

BAB 1. PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang

Di Indonesia, kurang lebih berkisar 70% pencemaran udara disebabkan oleh emisi

kendaraan bermotor. Kendaraan bermotor mengeluarkan zat-zat berbahaya yang dapat

menimbulkan dampak negatif lingkungan, baik kesehatan bagi manusia maupun lingkungan,

seperti adanya suspended particulate matter (SPM), NOx , HC, CO dan Ox. Data untuk

wilayah Jakarta menunjukkan kendaraan bermotor menyumbang 13,44 % SPM, 71% HC,

34,73% NOx dan hampir 100% CO ke udara. Sumber utama debu dari pembakaran sampah

rumah tangga, mencakup 41% sumber debu yang berada di Jakarta (www. walhi, 2004).

Terkait dengan fenomena tersebut, diperlukan penelitian untuk menghasilkan produk teknologi

yang dapat mendeteksi gas beracun secara dini agar tidak membahayakan bagi kesehatan dan

keselamatan manusia maupun makhluk hidup lainnya.

Gas karbon monoksida (CO) dapat bereaksi dengan hemoglobin darah membentuk

senyawa karboksi hemoglobin (Hb-CO) yang tidak bisa mengangkut oksigen O2 dalam

sirkulasi darah. Kemampuan gas CO dalam mengikat Hb, ternyata 210 kali lebih kuat, apabila

dibandingkan dengan ikatan antara O2 dengan Hb, sehingga mengakibatkan O2 akan kalah

bersaing. Seseorang yang telah teracuni dengan gas CO akan mengalami gejala gangguan

kesehatan antara lain: adanya gejala sakit kepala, gangguan mental (mental dullness), pusing,

kondisi tubuhnya sangat lemah, mual, muntah, kehilangan kontrol otot diikuti dengan

penurunan denyut nadi dan frekuensi pernapasan, pingsan bahkan dapat meninggal. Kasus

pingsan atau meninggal terjadi apabila kadar Hb-CO dalam darah mencapai 60 % dari total Hb

darah (www.depkes.go.id).

Gas CO2 (karbon dioksida) di atmosfer mempunyai kemampuan menyerap energi infra

merah dan meneruskan panas lingkungan sekitarnya melalui proses getaran, hal ini terjadi

apabila suhu udara naik. Jika konsentrasi CO2 meningkat, maka suhu udara sekitarnya juga

meningkat. Peningkatan konsentrasi CO2 diisebabkan aktivitas manusia melalui proses

pembakaran hidrokarbon dan karbon, antara lain: batubara, metana (CH4), bensin dan minyak

tanah menyebabkan terjadinya pemanasan global (George et al, 2010). Dengan demikian

sensor gas sangat dibutuhkan untuk mengukur keluaran CO2 pada saat pembakaran, sehingga

memberikan informasi real time untuk jumlah CO2 yang dihasilkan oleh kegiatan tersebut.

2

Alat deteksi gas beracun yang mempunyai sensitivitas adalah sensor gas dengan

material semikonduktor (Min, 2003). Sensor kimia sangat pesat pengembangannya dekade

terakhir ini. Hal ini disebabkan oleh pengembangan sensor gas yang cenderung lebih murah,

lebih kecil dan mobile dari instrumen analitis tradisional digunakan saat ini. Beberapa contoh

pengembangan sensor gas, antara lain : untuk monitoring proses pembakaran dan emisi gas

buang kendaraan bermotor, mendeteksi asap, memonitor emisi gas proses industrial

pembangkit listrik dan degradasi oli mesin (Dickert et al, 2001).

Bahan semikonduktor CuPc sangat menarik untuk diteliti dan dikaji, sebab

mempunyai kepekaan tinggi terhadap oksidasi gas. Perkembangan sensor gas memerlukan

pengetahuan tentang struktur maupun deposisi film tipis. Kenyataannya menunjukkan bahwa

struktur film tipis sangat berpengaruh terhadap karakteristik sensor gas (Mirwa et al, 1995).

Bahan phthalocyanine dan paduannya memiliki aspek potensi komersial yang baik dan

menawarkan aplikasi lebih unggul dibanding dengan silikon. Bahan ini juga memperlihatkan

adanya kepekaan tinggi pada elektron akseptor gas dan absorpsi pada permukaan kristal yang

diikuti reaksi transfer muatan.

1.2 Perumusan Masalah

Dengan memperhatikan uraian di atas, maka ketersediaan sensor gas sangat vital,

terutama untuk mendeteksi secara dini adanya gas beracun tersebut. Sehingga penelitian

yang diajukan ini akan berkonsentrasi pada pengembangan sensor berbasis film tipis

untuk aplikasi sensor gas beracun. Rencana aplikasi sensor gas lebih jauh untuk

mendeteksi gas beracun, seperti: sistem pembakaran kendaraan bermotor berbahan bakar

bensin, gas buang pabrik dan gas beracun di laboratorium. Dengan mengacu latar

belakang di atas, maka dapat dirumuskan permasalahan yang meliputi mekanisme:

a) Bagaimana cara deposisi film tipis dan karakterisasinya menggunakan X-RD dan SEM

untuk mendapatkan lapisan aktif yang optimum untuk fabrikasi sensor gas.

b) Bagaimana geometri divais sensor gas yang akan dibuat dengan teknik lithography.

c) Bagaimana fabrikasi sensor gas berbasis film tipis dan berstruktur FET (field Effect

Transistor) dengan panjang saluran (channel) 100 µm.

d) Bagaimana karakterisasi keluaran sensor gas beracun yang telah dibuat.

e) Bagaimana uji kinerja sensor yang akan dilakukan untuk deteksi adanya gas beracun,

antara lain : CO, CO2, NH3, NO, NO2.

3

1.3 Roadmap Kegiatan

Roadmap kegiatan yang dikerjakan dalam penelitian ini ditunjukkan pada Gambar 1.

Gambar 1. Roadmap Kegiatan

1.4 Tujuan Penelitian.

Tujuan penelitian ini adalah membuat sensor gas dengan panjang channel 100 µm

dan alat uji kinerja sensor gas beracun. Adapun tujuan secara khusus sebagai berikut :

a. Deposisi film tipis CuPc menggunakan teknik vakum evaporasi pada suhu ruang.

b. Fabrikasi sensor gas beracun berbasis film tipis CuPc dengan panjang saluran

(channel) 100 µm dengan teknik lithography.

c. Karakterisasi sensor gas, yang meliputi : karakteristik keluaran V/I dan mobilitas

pembawa muatan.

d. Pembuatan alat uji kinerja sensor gas dan pengujiannya, meliputi: kesensitivan,

response time (waktu tanggap) dan recovery time (waktu pemulihan).

1.5 Keutamaan Penelitian

Sensor gas dengan material semikonduktor organik sangat intensif diteliti sejak

dasawarsa belakangan ini. Hal ini karena keunggulan semikonduktor organik jika

dibandingkan dengan anorganik, yakni piranti elektronika ramah lingkungan, mudah dan

murah pembuatannya serta hemat energi operasionalnya, sehingga terbuka peluang

untuk menjadi dasar teknologi nano-elektronika masa depan.

Deposisi film tipis

Karakterisasi Film Tipis

dengan X-RD dan SEM

Pembuatan dan Karakterisasi

sensor gas berbasis film tipis

dengan struktur FET

Kesensitivan, waktu tanggap

(response time), waktu pemulihan

(recovery time)

Perencanaan geometri divais

dengan teknik lithography.

Uji kinerja sensor untuk

deteksi gas beracun

4

Penelitian sensor gas ini memiliki prospek luas dan dapat dimanfaatkan diberbagai

bidang antara lain:

a) Bidang kesehatan dapat mencegah pencemaran udara ruang maupun lingkungan

bebas, sehingga didapatkan udara sehat.

b) Sektor industi akan memberikan harapan komersial untuk memproduksi sensor gas,

sebab 200 mg CuPc dapat dibuat 75 buah sensor.

c) Bidang elektronika menjadi dasar dalam pengembangan teknologi mikro-elektronika,

sehingga diperoleh piranti elektronika yang lebih kecil dan mobile.

d) Bidang Fisika khususnya zat padat/material akan memberikan harapkan untuk

dikembangkan lebih lanjut ke aspek photoconductive dan photovoltaic response.

e) Akademik dapat memberikan kontribusi pemikirian tentang perkembangan sensor gas

beracun berbasis film tipis secara ditail dari sisi bahan maupun struktur sensor.

Tabel 1 Rencana Target Capaian Tahunan

No Jenis Luaran Indikator Capaian

TS1)

TS+1 TS+2

1 Publikasi ilmiah2)

Internasional submitted published

Nasional Terakreditasi

2 Pemakalah dalam temu

Ilmiah3)

Internasional

Nasional terdaftar, sudah

dilaksanakan

3 Invited Speaker dalam

temu Ilmiah4)

Internasional

Nasional

4 Visiting Lecturer5)

Internasional

5 Hak Kekayaan Intelektual

(HKI)6)

Paten

Paten sederhana

Hak Cipta

Merek dagang

Rahasia dagang

Desain Produk Industri

Indikasi Geografis

Perlindungan Varietas

Tanaman

Perlindungan Topografi

Sirkuit Terpadu

6 Teknologi Tepat Guna7)

7 Model/Purwarupa/Desain/Karya seni/ Rekayasa Sosial8)

produk penerapan

8 Buku Ajar (ISBN)9)

draf, sudah

terbit

9 Tingkat Kesiapan Teknologi (TKT)10)

5

BAB 2. TINJAUAN PUSTAKA

Berdasarkan penelitian material phthalocyanine merupakan logam kompleks yang sesuai

untuk peralatan sensor gas dan mempunyai kesensitivan sangat tinggi terhadap NO2 (Zhou et al,

1996). Oleh karena pengembangan material phthalocyanine secara lengkap perlu diteliti, agar

dapat dimanfaatkan sebagai lapisan aktif semikonduktor. Pengembangan itu meliputi: metode

deposisi film tipis, optimasi dan karakterisasi material semikonduktor aktif yang dimanfaatkan

sebagai sensor gas.

Gambar 2. Struktur molekul CuPc

Beberapa tahun terakhir aplikasi semikonduktor organik CuPc untuk sensor gas telah

dikembangkan walaupun tanpa memperhatikan pengaruh morfologi dan ketebalan lapisan CuPc

(Brunet et al, 2005). Terkait dengan parameter sensor gas, maka secara lebih spesifik lagi, unsur

kebaharuan penelitian ini akan terletak pada studi yang sistematis terhadap pengaruh panjang

saluran (channel) sensor gas berbasis film tipis dan berstruktur FET. Perubahan konduktivitas film

tipis disebabkan adanya sifat oksidasi/reduksi gas yang dapat dimanfaatkan untuk membuat divais

sensor gas. Beberapa hal yang berpengaruh terhadap kinerja sensor gas adalah masalah berkaitan

dengan morfologi film tipis dan struktur divais. Hingga pada saat ini pembuatan sensor gas masih

mempunyai banyak kelemahan, antara lain: waktu tanggap, waktu pemulihan dan sensitivitas

(Lee dan Chang, 2006). Oleh karena itu perlu adanya penelitian untuk mengetahui hubungan

antara struktur film tipis dengan waktu tanggap dan waktu pemulihan.

Penelitian awal fabrikasi FET telah dilakukan dengan semikonduktor non polimer Cu-

phthalocyanine bertipe-p (Henning et al, 2004). Film tipis ini dideposisikan di atas substrat

menggunakan teknik vakum evaporasi (VE). Hasil penelitian ini ditemukan kerusakan pada

permukaan film tipis karena adanya proses doping, sehingga mempengaruhi konduktivitas dan

mobilitas pembawa muatan. Untuk itu perlu adanya penelitian tentang fabrikasi FET yang

diaplikasikan sebagai sensor gas dengan teknik deposisi yang tidak merusak film tipis.

6

Sensitivitas sensor gas akibat doping NO2 dan pendinginan suhu 770 K dalam nitrogen

cair, telah dilakukan penelitian pada suhu ruang (Roto et al, 2000). Perlakuan awal dengan NO2

menunjukkan peningkatan sensitivitas dengan 2 perubahan magnitude, yaitu konduktivitas

pemberian konsentrasi NO2 dan peningkatan waktu pemulihan. Kelemahan penelitian ini adalah

doping NO2 sulit dikontrol menyebabkan kerusakan tepi permukaan film tipis dan terjadi

perubahan konduktifitas dinamik.

Penelitian tentang pemamfaatan bahan organik sebagai material dan piranti semikonduktor

telah banyak dilakukan oleh para peneliti. Tabel 1.adalah state of the art beberapa penelitian

yang berkaitan dengan pemanfaatan material semikonduktor CuPc.

Tabel 2. State of the Art beberapa penelitian material CuPc

Nama Penulis dan Tahun Judul dan Nama Jurnal Hasil yang diperoleh

Yuh-Lang Lee, et al,

2004 Gas sensing characteristics of

CuPc films : effects of film

thickness and sensing

temperature, Sensors and

Actuators B 99 (2004) 281-287

Karakteristik waktu

pemulihan lemah,

perlu diperbaiki

dengan mengurangi

ketebalan film tipis

dan perlakuan

doping NO2

Brunet et al, 2005 Improvement in real time

detection and selectivity of

phthalocyanine

gas sensors dedicated to

oxidizing pollutants evaluation,

Thin Solid Films 490 (2005) 28

- 35

Sensor CuPc

berpotensial sebagai

detektor dengan

waktu respon lama

dan difusi lambat

Siklus pengukuran

waktu 15 menit Maggioni et al, 2005 Deposition of copper

phthalocyanine films by glow

discharge-induced sublimation for gas sensing

applications, Surface & Coatings

Technology 200 (2005) 476- 480

Karakteristik respon dari

film GDS pada N2 + NO2

dan campuran N2 + NO

dengan konsentrai 100

ppm, kepekaan kurang

baik dan waktu tanggap

dan pemulihan lama.

Maggioni et al, 2008 Plasma-deposited CuPc A

single gas: sensing material

with multiple responses,

Sensors and Actuators B 131

(2008) 496–503

Mempunyai waktu

elektrik selama 2 menit

Ali et al, 2008 NOx sensing properties of

In2O3 thin films grown by

MOCVD}, Sensors and

Actuators B 129 (2008) 467-

472

Deteksi gas pada suhu

150 o C dan

wapemulihan akan

meningkat

7

Kapse et al, 2009 H2 S sensing properties of La-

doped nanocrystalline In2 O3,

Vacuum 83 (2009) 346-352

Sensor merespon gas

pada suhu 125o C dan

memerlukan agar

sensor gas dapat

beroperasi pemanas

Adamyan et al, 2009 Study of sensitivity and

response kinetics changes for

SnO2 thin-film hydrogen

sensors, International journal

of hydrogen energy 34(2009)

8438-8443

waktu respon dan

waktu pemulihan sensor

gas tidak signifikan

Patil et al, 2010 Highly sensitive ethanol

sensors based on

nanocrystalline SnO2 thin

films}, Current Applied

Physics 10 (2010) 1249-1254

Mempunyai waktu

pemulihan 60 s dan

waktu respon gas pada

suhu 2500 C sampai

dengan 450o C

Ho-Shik Lee et at , 2011 Electrical Properties of a CuPc

Field Effect Transistor Using a

UV/Ozone Treated and

Untreated Substrate,

Transactions on Electrical and

Electronic Materials (2011)

40-42

Mobilitas pembawa

muatan rendah,

yaitu 1,2.10-5

cm2

V-1

s-1

.

Belum diaplikasikan

untuk sensor gas.

Lyly Nyl Ismail et al,

2012

Influence of Doping

Concentration on Dielectric,

Optical,and Morphologica

Properties of PMMA Thin

Films, Advances in Materials

Science and

Engineering,Volume 2012,

Article ID 605673, 5 pages

Sensor mendeteksi

gas pada suhu 1500

C sampai dngan

300o C.

Belum diaplikasikan

untuk sensor gas.

Dari telaah jurnal Tabel 1. diperoleh subtansi penelitian yang belum dilakukan dan perlu

ditingkatkan kinerja sensor gas. Subtansi penelitian tersebut antara lain:

1) Jurnal-jurnal di atas (Tabel 1.) belum mengungkap struktur sensor gas berupa FET untuk

deteksi gas beracun. Hasil penelitian ini diharapkan terbentuknya sensor gas berstruktur FET.

2) Penelitian sebelumnya pada umumnya mobilitas pembawa muatan masih rendah, yaitu: 1,2 x

10-5

cm2 V

-1 s

-1 ( Ho-Shik Lee et al, 2011), maka penelitian ini diharapkan dapat

meningkatkan mobilitasnya.

3) Waktu tanggap dan waktu pemulihan sensor gas pada umumnya masih lambat, yaitu: 2 menit

(Maggioni et al, 2008), dengan penelitian ini diharapkan dapat meningkatkan waktu tanggap

dan waktu pemulihan.

8

4) Sensor gas yang diteliti sebelumnya hanya dapat mendeteksi gas pada jangkauan suhu sangat

tinggi, yaitu berkisar (150o C - 300

o C). Sensor gas ini kurang praktis dan membutuhkan

pemanas pada saat digunakan.

Sensor gas yang berkembang saat sekarang ini, hanya terdiri dari 2 elektroda sebagai

kontak resistansi. Sensor gas seperti ini hanya mempunyai satu nilai mobilitas pembawa muatan,

sebab medan listrik yang terjadi dalam semikonduktor tidak dapat divariasi. Dengan hanya

memiliki satu nilai mobilitas, maka sensor gas hanya dapat merespon gas pada konsentrasi tertentu

saja. Dengan demikian untuk gas yang mempunyai konsentrasi berbeda, maka sensor gas tidak

dapat merespon gas.

Perubahan listrik dapat dimonitor dengan parameter-parameter transistor, seperti

konduktivitas, mobilitas pembawa muatan dan tegangan ambang. Tanggapan listrik dapat

disebabkan oleh perubahan resisitif yang ditimbulka n reaksi antara material semikonduktor

organik sebagai lapisan aktif pada sensor FET dengan gas. Pada umumnya perubahan karakteristik

listrik yang lebih besar dapat diamati setelah terpapar dengan konsentrasi gas lebih tinggi.

Keuntungan transistor FET adalah adanya perubahan resisitif yang berupa modulasi respon sensor.

Modulasi respon sensor yang terjadi pada transistor FET disebabkan adanya pengaturan dari

tegangan elektroda gate. Mobilitas pembawa muatan dalam semikonduktor dapat dikendalikan

dengan memanfaatkan pada elektroda gate (G).

Sensor gas yang berkembang pada saat sekarang ini, hanya terdiri dari 2 elektroda sebagai

kontak resistansi. Sensor gas seperti ini hanya mempunyai satu nilai mobilitas pembawa muatan,

sebab medan listrik yang terjadi dalam semikonduktor aktif tidak dapat divariasi. Mobilitas

pembawa muatan dalam semikonduktor berkaitan dengan respon sensor saat mendeteksi gas.

Dengan hanya memiliki satu nilai mobilitas, maka sensor gas hanya dapat merespon gas pada

konsentrasi tertentu saja. Dengan demikian untuk gas yang mempunyai konsentrasi lain, sensor

gas tidak dapat merespon.

Penelitian sensor gas berstruktur FET yang diorientasikan pada pemanfaatan kristal

tunggal sebagai saluran (channel) pada material semikonduktor untuk menentukan sifat intrinsik

berupa perubahan muatan dalam divais. Selain itu, orientasi penelitian sensor gas dengan struktur

FET adalah pencarian material semikonduktor sebagai lapisan aktif untuk sensor gas. Sebagian

besar FET menggunakan semikonduktor anorganik sebagai lapisan tipis yang aktif. Namun karena

adanya mobilitas pembawa muatan yang masih rendah, sehingga prakteknya diperlukan tegangan

operasi besar.

9

Sensor gas yang dibuat dalam penelitian ini didasarkan pada FET dengan 3 perangkat

terminal yang berfungsi sebagai switch mikroelektronik. Aplikasi menarik bidang FET adalah

deteksi gas beracun. Menghirup gas beracun berkaitan dengan efek pernapasan yang merugikan,

seperti radang saluran pernafasan. Oleh karena itu penting bagi kesehatan dan keselamatan

lingkungan untuk monitoring gas beracun. Dalam penelitia ini, mekanisme operasional deteksi gas

dengan FET dan wawasan yang diperoleh digunakan mengembangkan sensor gas agar mempunyai

sensitivitas tinggi.

Beberapa tahun terakhir aplikasi semikonduktor organik CuPc untuk sensor gas telah

dikembangkan walaupun tanpa memperhatikan pengaruh morfologi dan ketebalan lapisan CuPc

(Brunet et al, 2005). Terkait dengan parameter sensor gas, maka secara lebih spesifik lagi, unsur

kebaharuan dari penelitian ini akan terletak pada studi yang sistematis terhadap pengaruh panjang

saluran (channel) FET terhadap sensitivitas.

10

BAB 3. TUJUAN DAN MANFAAT PENELITIAN

1. Tujuan Penelitian

Tujuan dalam penelitian ini adalah membuat sensor gas berstruktur transistor efek medan

dengan panjang channel 100 µm dan alat uji kinerja sensor gas beracun. Adapun tujuan secara

khusus sebagai berikut :

a. Deposisi film tipis CuPc menggunakan teknik vakum evaporasi pada suhu ruang.

b. Uji karakteristik film tipis dengan 2 macam pengujian, yaitu: pengujian morfologi film tipis

menggunakan SEM, SEM-EDX dan struktur kristalnya dengan X-RD.

c. Fabrikasi sensor gas beracun berbasis film tipis CuPc dengan panjang saluran (channel) 100

µm dengan teknik lithography.

d. Karakterisasi sensor gas beracun, yang meliputi : karakteristik keluaran V/I dan menentukan

mobilitas pembawa muatan.

e. Pembuatan alat uji kinerja sensor gas dan pengujiannya, meliputi: kesensitivan, response time

(waktu tanggap) dan recovery time (waktu pemulihan).

2. Manfaat Penelitian

Sensor gas berbasis film tipis intensif diteliti sejak dasawarsa belakangan ini. Hal ini

karena beberapa keunggulan, yakni piranti elektronika murah dalam pembuatannya dan hemat

energi dalam operasionalnya. Penelitian ini memiliki prospek luas dan dapat dimanfaatkan

diberbagai bidang antara lain :

a) Produksi sensor gas memberikan harapan komersial di bidang industi untuk memproduksi

sensor gas, sebab 200 mg CuPc dapat dibuat berkisar antara 50 hingga 75 sensor gas.

b) Sensor gas dimanfaatkan bidang kesehatan sebagai pemantau kualitas udara ruang maupun

lingkungan bebas sehingga didapatkan udara sehat.

c) Pengembangan teknologi mikro-elektronika untuk memperoleh piranti elektronika yang

lebih kecil dan mobile.

d) Bidang Fisika khususnya zat padat/material akan memberikan harapkan untuk

dikembangkan lebih lanjut photoconductive dan photovoltaic response.

e) Bidang akademik diharapkan memberikan kontribusi pemikirian tentang perkembangan

sensor gas secara detail dari sisi bahan maupun struktur sensor.

11

BAB 4. METODE PENELITIAN

Metode penelitian yang akan dilakukan dalam penelitian ini menggunakan eksperimen

murni dan dilakukan di dalam laboratorium. Metode penelitian ini secara diagram alir diberikan

pada Gambar 3.

Gambar 3. Bagan alir dan aktifitas penelitian

3.1 Deposisi Film Tipis

Penelitian ini digunakan bahan CuPc berbentuk serbuk. Selanjutnya dilakukan deposisi film

tipis dengan prosedur sebagai beikut :

1). Preparasi sampel

Pemotongan kaca preparat berukuran (1,5x2,5) cm2, kemudian kaca preparat dicuci

menggunakan alat Ultrasonic Cleaner Model Core-Parmer

2). Proses deposisi film tipis CuPc

Pada alat vacuum evaporator (VE), terdapat beberapa parameter yang dapat

mempengaruhi karakteristik film tipis, yaitu: tekanan, arus, waktu deposisi, massa CuPc.

Dalam penelitian ini, deposisi film tipis akan dilakukan dengan variasi waktu.

Aktifitas

Kegiatan ini meliputi : tersedianya

semua bahan, sampel . alat dan substrat

untuk penelitian dan satu set alat VE

a) Mendeposisikan film tipis dengan

parameter waktu dan kuat arus

b) Karakterisasi film tipis CuPc

menggunakan XRD dan SEM

a) Melakukan proses lithography

b) Tersedianya sensor gas beracun

berstruktur FET dengan panjang

saluran 100 µm

a) Mengamati grafik karakteristik (IDS

dengan VDS )

b) Mengukur mobilitas pembawa

muatan

Kegiatan ini merencanakan dan

membuat Alat Uji Kinerja sensor gas

berbasis film tipis berstruktur FET.

Alat uji kinerja sensor

gas berstruktur FET

Persiapan

Deposisi dan karakterisasi

film tipis

Fabrikasi sensor gas dengan

metode vakum evaporasi

Karakterisasi sensor gas

berstruktur FET

12

3).Variasi waktu deposisi (30, 60, 90, 120) menit.

a) Sampel massanya 200 mg dimasukan ke boat dan ditimbang dengan neraca Ohaus.

b) Selanjutnya sampel dimasukan dalam bell-jar (ruang evaporasi).

c) Substrat kaca dipasang pada holder tepat di atas boat yang telah berisi CuPc.

d) Alat VE yang digunakan divakumkan sampai tekanannya turun menjadi 8 x10-4

Pa.

e) Proses evaporasi dilakukan selama 30 menit dengan kuat arus sebesar 35 A.

f) Sampel yang sudah terdeposisi disimpan dalam wadah kaca yang vakum.

g) Proses dari (a) sampai dengan (f), eksperimen diulangi untuk variasi waktu yang lain.

h) Variasi waktu deposisi film tipis yang akan dilakukan, yaitu (30, 60, 90, 120) menit.

Gambar 4. Metode evaporasi

Deposisi film tipis menggunakan metode vakum evaporasi (VE), bahan CuPc

ditempatkan pada chamber bersama dengan material logam yang akan digunakan sebagai

sumber pelapis (Gambar 4.). Ruang (chamber) tersebut dapat divakumkan dan logam

pelapis dapat dipanaskan hingga mendekati titik leleh. Logam yang dimanfaatkan sebagai

pelapis diletakkan di atas filamen pemanas, dengan cara sebagai berikut : mula-mula

chamber divakumkan yang diikuti dengan pemanas logam pelapis. Atom-atom akan

menguap pada permukaan logam. Ketika sampai pada permukaan material yang memiliki

suhu yang rendah, atom-atom logam terkondensasi dan membentuk lapisan film tipis

dipermukaan material. Agar proses ini dapat berlangsung efisien maka logam pelapis yang

digunakan harus memiliki titik leleh rendah.

Power Supply

Vacuum System

Hot resistance

Vacuum chamber

Substrates

Metal vapour

13

3.2 Uji karakteristik film tipis CuPc

Karakterisasi film tipis CuPc yang akan dimanfaatkan untuk mendapatkan bahan aktif

optimum dalam pembuatan FET. Ada 2 macam karakterisasi film tipis CuPc, yakni:

pengujian morfologi menggunakan SEM dan struktur kristal dengan XRD.

3.3 Pembuatan sensor gas berstruktur FET

Perancangan sensor gas berbasis film tipis berstruktur FET adalah, sebagai berikut:

a) Fabrikasi sensor gas FET dengan struktur bottom-contact

b) Konfigurasi divais FET mempunyai komponen utama, yaitu: elektroda source (S), drain

(D), gate (G), lapisan dielektrik dan lapisan semikonduktor CuPc.

c) Panjang channel (L)= 100 μm, lebar channel (W)= 1 mm dan 2 kontak resistansi (S dan D ).

d) Tahapan pembuatannya, adalah sebagai berikut: mula-mula dilakukan pencucian substrat

Si/SiO2 dengan etanol dalam ultrasonic cleaner, selanjutnya dilakukan pendeposisian

elektroda pada S dan D di atas substrat SiO2 menggunakan bahan emas (Au) dengan teknik

lithography dan deposisi.

e) Deposisi film tipis CuPc di atas S dan D

Gambar 5. Sensor gas berbasis film tipis dengan struktur FET

3.4 Karakterisasi sensor gas berstruktur FET

Karakterisasi FET dilakukan untuk mengetahui resistansi, konduktivitas dan mobilitas

pembawa muatan. Adapun tahapannya, sebagai berikut:

a. Untuk mengkarakterisi FET, elektroda source dihubungkan tanah (grounded), sedangkan

elektroda gate dan drain masing-masing dihubungkan dengan panjar mundur (reverse bias).

b. Untuk mengukur mobilitas pembawa muatan, arus yang mengalir dari source (S) ke drain

(D), yaitu arus (IDS) diukur dengan memvariasi tegangan drain (VD) untuk tiap nilai

tegangan gate (VG).

S D

G

SiO2

Copper Phthalocyanine

channel

14

3.5 Alat uji kinerja sensor gas berstruktur FET

Merencanakan dan membuat alat uji kinerja FET sebagai sensor gas beracun. Adapun

tahapannya, sebagai berikut:

a) Merencanakan skema alat uji sensor gas untuk menguji kinerja dari sensor gas .berbasis

film tipis dan berstruktur FET.

b) Pada perencanaan skema alat uji untuk menguji kinerja FET sebagai sensor gas. meliputi :

glass chamber, electrometer, tabung gas uji, flow-meter dan tabung gas Nitrogen (N2),

regulator berbagai macam gas yang akan diuji dan valve serta alat pendukung lain.

c) Membuat alat uji kinerja FET sebagai sensor gas beracun. Kegiatan ini adalah tersedianya

alat uji kinerja sensor gas yang siap untuk menguji adanya gas beracun.

d) Pengujian sensor gas berbasis film tipis dan berstruktur FET dengan alat uji sensor gas yang

telah dibuat.

e) Pengujian sensor gas beracun, meliputi: sensitivitas, waktu tanggap (response time) dan

waktu pemulihan (recovery time).

f) Uji kinerja sensor gas berbasis film tipis untuk mendeteksi adanya berbagai macam gas,

seperti: CO, CO2, NH3, NO dan NO2.

Gambar 6. Alat uji kinerja sensor gas beracun

Personal Komputer

Gas Outlet

D G S

Gas Inlet

FET N2 CO

CO2

NO NO2

NH3

Elektrometer

15

Tahun ke-1

Deposisi dan karakterisasi film tipis CuPc yang akan dimanfaatkan untuk

mendapatkan bahan aktif optimum dalam pembuatan sensor gas. Ada 2 macam karakterisasi

film tipis, yaitu: pengujian morfologi menggunakan SEM dan struktur kristal dengan XRD.

Setelah mendapatkan film tipis yang paling optimum, langkah selanjutnya fabrikasi sensor gas

berbasis film tipis dengan struktur FET. Sensor gas yang sudah difabrikasi, kemudian

dikarakterisasi untuk mengetahui resistansi, konduktivitas dan mobilitas pembawa muatan.

Kegiatan tahap ini dilakukan di LIPI Bandung, ITB Bandung, UGM dan Laboratorium

Fisika Material FMIPA UNNES Semarang.

Tahun ke-2

Secara detail tahun ke-2 merupakan perencanaan dan pembuatan alat uji kinerja sensor

gas berbasis film tipis. Sensor gas yang sudah dibuat dikarakterisasi dan diuji kinerjanya

untuk deteksi gas beracun. Uji kinerja sensor gas, meliputi: waktu respon (response time) dan

waktu pemulihan (recovery time) saat mendeteksi gas. Adapun langkah-langkah yang akan

dilakukan dalam pembuatan alat uji kinerja sensor gas, sebagai berikut: merencanakan skema

alat uji sensor gas, perencanaan skema alat uji kinerja, meliputi: glass chamber, electrometer,

tabung gas uji, flow-meter dan tabung gas Nitrogen (N2), regulator berbagai macam gas uji

dan valve serta alat pendukung lain. Uji kinerja sensor gas untuk mendeteksi berbagai gas,

seperti: CO, CO2, NH3, NO, NO2.

3.6 Luaran dan Indikator Capaian Tahunan

Luaran usulan Penelitian Produk Terapan ini adalah deposisi film tipis CuPc dan

karakterisasinya, pembuatan sensor gas berbasis film tipis dengan struktur FET untuk

mendeteksi gas bearacun dan alat uji kinerja sensor gas. Hasil penilitian berupa sensor gas

berstruktur FET untuk mendeteksi gas bearacun dan dapat diimplementasikan pada

pengembangan laboratorium fisika material.

16

BAB 5. HASIL DAN LUARAN YANG DICAPAI

A. HASIL YANG DICAPAI

1. Deposisi film tipis CuPc

Hasil deposisi film tipis CuPc diatas substrat Si/ SiO2 dengan sistem penguapan ruang

hampa (Model JEOL JEE-4X) pada kehampaan tinggi sekitar 8 x10-4

Pa telah dilakukan pada

suhu ruang. Proses deposisi film tipis CuPc telah dilakukan dengan waktu pada alat penguapan

ruang hampa, yaitu : 30, 60, 90 dan 120 menit.

Gambar 7. Hasil deposisi film tipis CuPc

Gambar 7 menunjukkan hasil deposisi di atas substrat kaca berukuran (1,5 x 2,5) cm2

menggunakan teknik vakum evaporasi pada suhu ruang. Selanjutnya sampel dilakukan uji

dikarakterisasi struktur kristal dengan menggunakan XRD ( X-ray diffraction). Di dalam

penelitian ini telah dilakukan karakterisasi sifat elektrik terhadap kecepatan deposisi, sebagaimana

ditunjukkan pada Gambar 8.

Gambar 8. Pengaruh resistansi film tipis CuPc terhadap waktu

160

165

170

175

180

185

190

195

30 45 60 75 90 105 120

Res

ista

nsi

(MΩ

)

Waktu (menit)

17

2. Pengujian struktur kristal dengan XRD

Struktur kristal merupakan salah satu parameter penting untuk mempelajari karakteristik

bahan, terutama berkaitan dengan sifat listrik . Spektrum XRD dari serbuk CuPc ditunjukkan

pada (Gambar 9), terlihat jelas adanya struktur kristal.

Gambar 9. Spektrum XRD dari Serbuk CuPc

Pada saat digunakan powder diffractometer hanya dapat mengamati jarak antar bidang

paralel permukaan. Oleh karena itu dapat diasumsikan, bahwa film tipis hasil deposisi adalah di

dalam α atau β, dengan poros tegak lurus substrat. Spektrum XRD hasil deposisi film tipis CuPc

dilakukan dengan variabel waktu, sebagai berikut:

Gambar 10. Spektrum XRD dengan variasi waktu, (a): 30 menit, (b): 60 menit, (c): 90 menit dan (d) :

120 menit

(a) (b)

(d) (c)

18

Spektrum XRD film dideposisikan dengan variasi waktu menunjukkan, bahwa satu

puncak pada 2θ = 6,78o – 6,87

o ( D= 12.84-13.04 Ǻ). Jarak inter-planar ini adalah jarak antar atom

Cu. Puncak spektrum XRD film teramati, 2θ = 23,67o

– 27,58o (D = 3,23 – 3,76 Ǻ). Jarak ini

sesuai dengan jarak antara phythalocyanine macrocycles dalam phase α atau β (=3,4 Ǻ).

Pada (Gambar 9(a).), terlihat bahwa puncak spektrum XRD tidak tampak pada penerapan

waktu 30 menit, sehingga film tipis mempunyai struktur amorf. Ketika arus ditingkatkan

menjadi 60 menit, 90 menit dan 120 menit tampak adanya puncak dominan yang berkaitan

dengan bidang kristal.

3. Pengujian morfologi dengan SEM.

Hasil SEM morfologi permukaan film dengan variasi waktu dapat diamati pada

(Gambar.11). Gambar.11 (a) terlihat, film tipis yang terbentuk mempunyai ukuran butiran kecil

dan permukaan film masih terdapat banyak porositas untuk waktu 60 menit. Banyaknya

porositas yang terdapat pada permukaan film ini disebabkan karena tidak menempelnya ikatan

yang terbentuk.

Gambar 11. Hasil SEM pada permukaan film tipis CuPc dengan variabel waktu pada

alat vakum evaporasi, (a): 60 menit, (b) : 90 menit dan (c) : 120menit

(a)

(b) (c)

19

Gambar.11 (b) memperlihatkan hasil karakterisasi SEM untuk waktu 90 menit pada saat

penumbuhan film tipis. Dari gambar terlihat bahwa butiran butiran sudah mulai rapat dan

mempunyai ukuran lebih besar serta sebagian ada yang berbentuk butiran-butiran kecil.

Butiran yang lebih besar ini menunjukkan bahwa butiran-butiran kecil telah menyatu

membentuk suatu kristal yang lebih baik.

Gambar 11 (c). memperlihatkan hasil karakterisasi SEM untuk penumbuhan film tipis

dengan waktu 120 menit saat penumbuhan. Ukuran butiran yang terlihat semakin homogen

dan merata seluruh permukaan. Butiran-butiran semula rukuran kecil kini telah menyatu

membentuk ukuran butiran yang lebih besar.

(a) (b)

(c)

Gambar 12. Hasil SEM penampang melintang film tipis CuPc dengan variasi waktu,

yaitu: (a) 60 menit, (b): 90 menit dan (c): 120 menit

20

Hasil SEM penampang melintang dapat ditentukan ketebalan film tipis dan dihitung laju

penumbuhannya. Gambar.12 menunjukkan penampang melintang film tipis yang dideposisi

dengan waktu bervariasi, yaitu: 60 menit, 90 menit dan 120 menit dengan ketebalan berturut-

turut: 2,1 μm, 2,4 μm dan 4,8 μm.

Film tipis didasarkan pada hasil deposisi dapat dikatakan bahwa film tipis CuPc dengan

pengaturan waktu 90 menit, merupakan karakteristik optimum pertama. Kesimpulan yang

diperoleh adalah film tipis dengan ketebalan akan meningkat, jika kuat arus yang diaplikasikan

pada alat penguapan ruang hampa juga ditingkatkan.

Hasil SEM-EDX berupa struktur permukaan setiap sampel yang diuji dengan karakeristik

gambar 3-D dan grafik spektrum. Grafik Gambar 13 menunjukkan hubungan energi (k eV)

sumbu horizontal dengan cacahan sumbu vertikal. Dengan Gambar 13. dapat mengetahui

unsur-unsur yang terkandung dalam sampel CuPc. Keberadaan unsur-unsur mineral dapat

diketahui berdasarkan nilai energi hasil penembakan sinar elektron primer pada sampel.

Gambar 13. Hasil scanning elemental EDX

Tabel 3. Analisis SEM-EDX pada unsur CuPc

Unsur Energi Massa%

C 0,277 64,87

Na 1,041 1,96

Mg 1,253 1,05

Si 1,739 17,90

Ca 3,690 3,67

Cu 8.040 10,56

Jumlah = 100

21

Untuk mengetahui kandungan unsur dan senyawa CuPc, pengamatan SEM dilanjutkan

dengan analisis Energy Dispersive X-ray Spectroscopy (EDS). Pengujian aspek kuantitatif untuk

mengetahui kandungan unsur dalam CuPc dilakukan terhadap citra SEM dengan perbesaran 3000

x diperoleh grafik sebagaimana diberikan dalam Gambar 13. Grafik di atas tampak bahwa unsur

yang dominan adalah C, Si dan Cu dan S, sedangkan unsur Na, Mg dan Ca kurang dominan.

4. Proses lithography

Proses lithography proses pembuatan divais merupakan bagian yang penting dimana

geometri divais ditentukan pada permukaan wafer Si. Pembuatan divais semikonduktor terdiri

atas berulang kali proses lithography, seperti dalam langkah proses pembukaan gerbang untuk

difusi, oksidasi. Langkah-langkah proses lithograpy, sebagai berikut :

a) Persiapan substrat

- Bahan : Substrat Silicon Wafer

Single Side Pulishing

- Thickness : 600 µm

- Diametr : 5 inchi

- Type : P

b) Proses oksidasi pada silicon wafer

Oksidasi silikon adalah proses penumbuhan lapisan oksida (SiO2) diatas permukaan

Si. Proses ini merupakan dasar teknologi planar. Oleh karena itu pengontrolan secara teliti

lapisan oksida, pengetahuan mengenai kinetika dan mekanisme proses oksidasi sangat

penting dalam fabrikasi planar divais. Untuk dihasilkan unjuk kerja yang optimal, maka

sifat listrik dan karakteristik fisik oksida harus dipahami. Silikon oksida bertindak sebagai

penghalang terhadap pencangkokan dan difusi dopan k edalam Si.

Gas yang digunakan untuk proses oksidasi dapat berupa: O2 , H2O atau CO2 dan

dapat bereaksi dengan kristal tunggal Si maupun polikristal Si. Dalam penelitian ini

menggunakan gas O2 untuk proses oksidasi dengan teknik thermal dry oxidation (oksidasi

kering).Silikon pada bagian bawah dan atas wafer silicon yang dilapisi dengan SiO2.

Si + O2 → SiO2

c) Proses etching

Proses menghilangkan lapisan oksida SiO2 bagian bawah dengan menggunakan larutan

buffer HF.

22

d) Proses pelapisan emas (Au) dengan metode vakum evaporasi pada lapisan oksid (SiO2)

bagian atas.

e) Proses pelapisan photoresist posisitif AZ dengan teknologi spinner dan menerapkan :

kecepatan 4000 pm, waktu 30 detik, posisi vakum dan dipanaskan dalam clean oven selama

15 menit dengan temperatur 850 C.

f) Expose dengan sinar UV selama 60 detik menggunakan masker 1 (source dan drain )

Selanjutnya developer dengan larutan timas sampai timbul pola masker source dan drain ,

kemudian dicuci dengan DiH2O sampai bersih dan dipanaskan kembali pada temperatur

1200 selama 30 menit.

g) Proses etching emas (Au) menggunakan KJ + J2 + DiH2O

h) Remove resist positif AZ dengan aceton.

i) Proses pelapisan emas (Au) pada bagian bawah silikon dengan teknologi vakum evaporasi

pada suhu ruang..

j) Pelapisan photoresist positif AZ pada lapisan emas dengan spinner menerapkan: kecepatan

400 rpm, waktu 30 detik.Dipanaskan dalam clean oven (15 menit) pada temperatur 850 C.

k) Expose dengan sinar UV selama 30 detik menggunakan masker 2 (gate), developer larutan

timah sampai timbul pola masker gate, dicuci dengan DiH2O sampai bersih dan kemudian

dimasukkan oven kembali pada temperatur 1200 C selama 30 menit.

l) Proses etching emas (Au) dengan larutan KJ + J2 +DiH2O

m) Remove resist posisitif AZ dengan aceton

n) Proses pelapisan photoresist positif AZ pada lapisan emas(Au) bagian atas (kontak S dan D)

dengan spinner dengan menerapkan: kecepatan 400 rpm, waktu 30 detik,pada keadaan

vakum dan dipanaskan dalam clean oven selama 15 menit pada drtemperatur 850 C.

o) Expose sinar UV( 60 detik ) dengan masker CuPc, selanjutnya dilakukan developer

menggunakan larutan timah sampai timbul pola masker CuPc dan dicuci dengan DiH2O

hingga bersih.

p) Proses pelapisan CuPc bagian atas silikon dengan metode penguapan hampa dan

menerapkan: tekanan 8x10-4

Torr, arus 45 A, waktu selama 1 jam dan massa CuPc 200 mg.

q) Remove resist positif AZ dengan aceton, sekaligus melapisi pada resist tersebut sehingga

pola CuPc terbentuk.

r) Hasil akhir pada proses terbentuk kontak source,drain dan gate.

s) Posisi FET di atas lapisan PCB dengan menggunakan gold wire dan silver pasta.

23

5. Run card proses pembuatan FET

Run card dalam proses pembuatan FET berbasis film tipis berstruktur bottom contact untuk

mendeteksi gas beracun ditunjukkan pada Tabel 3.

Tabel 4. Run card proses pembuatan FET

No Proses

Disain Equipment Parameter

1 Pelapisan Au

dengan

metode

Evaporasi

SiO2, Au

Alat vakum

evaporasi

Tekanan

( 8.10-4

Pa )

arus 45 A

2 Pelapisan

photoresist

positif AZ

dengan

metode

spinner

Photoresist

positif AZ

Clean Oven

Teknologi

spinner

Alat vakum

Kecepatan

(400 rpm)

Waktu

(30 detik)

Temperatur

( 850 C )

3 Expose

dengan sinar

UV

( masker 1 )

Sinar UV

Masker 1

(source dan

drain)

Larutan

Timah

DiH2O

Alat Milla

Pure (18 m

ohm

Waktu

expose (30 s )

Temperatur

oven (1200C)

Selama 15

menit

4 Proses

etching emas

(Au)

KJ

+J2+DiH2O

Emas (Au)

Waktu

Temperatur

5 Remove resist

positif AZ

dengan aceton

Aceton (ZA

Acs.150)

(CH3)2CO.

Waktu

Temperatur

6 Proses

pelapisan

emas (Au)

pada bagian

bawah silicon

dengan

metode

vakum

evaporasi

Au

SiO2

Alat vakum

evaporasi

Tekanan

( 8.10-4

Pa )

Kuat arus

( 45 A )

Mask S dan D

24

7 Pelapisan

photoresist

positif AZ

dengan

metode

spinner pada

lapisan Au

Photoresist

positif AZ

Clean Oven

Teknologi

spinner

Alat vakum

Kecepatan

(400 rpm)

Waktu

(30 detik)

Temperatur

( 850 C )

8 Expose

dengan sinar

UV selama 30

detik

menggunakan

masker 2

(gate)

Sinar UV

Masker 1

(source dan

drain)

Larutan

Timah

DiH2O

Alat Milla

Pure (18 m

ohm)

Larutan

Microposit

MF 319

Developer

Waktu

expose (30 s )

Temperatur

oven (1200C)

Selama 15

menit

9 Proses etching

emas (Au)

KJ

+J2+DiH2O

Emas(Au)

Waktu

Temperatur

10 Remove resist

positif AZ

dengan

Aceton

Aceton (ZA

Acs.150)

CH3COOH3

58,08 g/mol

Waktu

Temperatur

11 Proses

pelapisan

CuPc pada

bagian atas

silicon dengan

metode

vakum

evaporasi

Au

SiO2

Alat vakum

evaporasi

Tekanan

( 8.10-4

Pa )

Kuat arus

( 45 A )

12 Remove resist

positif AZ

dengan

Aceton.Ssekal

igus lapisan

CuPc pada

resist tersebut

sehingga pola

CuPc

terbentuk

Aceton (ZA

Acs.150)

CH3COOH3

(58,08 g/mol

)

Waktu

Temperatur

Konsentrasi

larutan

Mask gate

CuPc

CuPc

25

6. Proses lithography fabrikasi FET

Teknik lithography meliputi: pelapisan fotoresist menggunakan spinner, proses selanjutya

pemanasan awal (prebake) bertujuan untuk menambah daya adhesi antara resist dengan lapisan

dibawahnya, pelurusan dan penyinaran menggunakan mask aligner, Selanjutnya developer untuk

menimbulkan pola pada resist dan proses lithography terakhir adalah pemanasan akhir (postbrake)

yang bertujuan untuk menguatkan resist. Sesudah lithography maka langkah selanjutnya adalah

etsa. Tujuan dilakukan etsa untuk membuka lapisan pada tempat yang tidak tertutup oleh resist .

Resist yang masih ada harus dibuang karena tidak berguna dan akan mengotori proses selanjutnya

dengan menggunakan stripper resist.

Gambar 14. Proses lithography fabrikasi OFET: (a) Proses oksidasi pada silicon wafer, (b) Proses

pelapisan emas (Au) dengan metode vakum evaporasi pada lapisan SiO2 bagian atas, (c) Proses

pelapisan photoresist posisitif AZ dengan teknologi spinner dan menerapkan : kecepatan 4000

rpm, waktu 30 detik, posisi vakum dan dipanaskan dalam clean oven selama 15 menit dengan

temperatur 850 C, (d) Expose dengan sinar UV selama 60 detik menggunakan masker 1 (source

dan drain ) Selanjutnya developer dengan larutan timas sampai timbul pola masker source dan

drain , kemudian dicuci dengan DIH2O sampai bersih dan dipanaskan kembali pada temperatur

1200 selama 30 menit, (e) Bagian dari expose dengan sinar UV, (f) Proses etching emas (Au)

menggunakan KJ + J2 + DiH2O, (g) Remove resist positif AZ dengan aceton, (h) Pelapisan film

tipis CuPc.

7. Proses Pembuatan FET

Dalam pembuatan FET jarak antara elektroda drain ke source didefinisikan L dan lebar

dari drain atau source adalah lebar saluran W. Tahapan pembuatan OFET, sebagai berikut: pada

permulaan dilakukan pencucian substrat Si/SiO2 dengan etanol dalam ultrasonic cleaner,

selanjutnya dilakukan pendeposisian elektroda S dan D di atas lapisan SiO2 menggunakan bahan

(a) (b) (c)

(d) (e) (f)

(g) (h)

26

Au dengan teknik lithography. Jarak elektroda D ke S adalah L dibuat 300 μm. lebar W adalah 1

Sedangkan panjang kontak resistansi adalah 1,5 mm dan lebar 1 mm.

Gambar 15. Hasil proses pembuatan sensor gas berstruktur FET: (a) Deposisi lapisan emas, (b)

Pembentukan source dan drain, (c) Elektroda source dan drain sudah terbentuk, (d) Elektroda source,

drain dan gate sudah terbentuk

Proses lithography (Gambar 16.) pada fabrikasi OFET berbasis film tipis CuPc di atas

substrat SiO2 untuk membentuk elektroda source, drain dan gate yang di lihat dari atas. Hasil

fabrikasi OFET berbasis film tipis CuPc sebagaimana ditunjukkan Gambar 17. OFET diletakkan

di atas PCB menggunakan gold wire dan silver pasta untuk mempermudah eksperimen.

Gambar 16. Proses fabrikasi sensor gas: (a) Elektrode S dan D belum terpola dan merupakan

deposisi Au. (b) Elektrode S dan D belum terpola dan sudah dilakukan pemotongan tiap

sampelnya. (c) Elektrode S dan D sudah terpola. (d) Elektrode S, D dan G sudah terpola

Hasil akhir proses lithography maupun deposisi terbentuknya FET berbasis film tipis

dengan source, drain dan gate sudah terpasang. Selanjutnya FET dipasang pada PCB dengan

kontak resistansi agar mudah dalam melakukan eksperimen. Eksperimen yang dilakukan untuk

menentukan karakteristik dan mobilitas pembawa muatan

27

.

Gambar 17. Hasil pembuatan FET dipasang pada PCB

8. Hasil Karakterisasi FET

Karakterisasi I-V kontak logam/ semikonduktor menunjukkan hubungan antara arus

yang melalui perangkat elektronik dan tegangan yang diaplikasikan pada terminal.

Karakteristik peralaatan sangat penting untuk menentukan parameter dasar dari perangkat dan

memodelkan perilaku dalam rangkaian listrik. Selain itu, karakteristik I-V komponen aktif

terhubung antara dua elektroda dimanfaatkan untuk memperkirakan sifat materi, seperti

konduktivitas dan mobilitas. OFET didasarkan pada organic semiconductors (OSC) dan

beroperasi melalui aplikasi reversibel dua medan listrik (Jung et al 2011). Kedua sisi medan

adalah medan diantara source/drain vertikal dan antara gate dan semikonduktor.

Medan gate menginduksi lapisan pembawa muatan pada antarmuka dielektrik dan OSC

dielektrik, yang disebut channel.

Besarnya channel bergantung kapasitansi pada dielektrik dan medan gate. Mobilitas

dalam OSC menggambarkan perpindahan elektron terus menerus ke bahan dan terkumpul pada

saluran (channel) yang diinduksi oleh medan listrik drain. Karakterisasi I-V dari OFET berbasis

film tipis CuPc adalah sebagai berikut. Elektroda dari source (S) dihubungkan ke grounded,

sedangkan pada elektroda gate (G) dan drain (D) masing-masing dihubungkan dengan panjar

mundur. Untuk menentukan grafik karakteristik keluaran dari OFET, dilakukan pengukuran kuat

arus (ID) yang berasal dari source ke drain dengan memvariasi tegangan pada drain (VD) untuk

setiap nilai tegangan gate (VD ).

Cara untuk melakukan karakterisasi dan mengukur mobilitas pembawa muatan dari FET

dengan struktur battom-contact, sebagai berikut: Elektroda dari S dihubungkan ke grounded,

sedangkan pada elektroda G dan D masing-masing dihubungkan dengan panjar mundur. Untuk

menentukan grafik karakteristik FET, maka dilakukan pengukuran arus (ID) yang berasal dari

28

source ke drain (ID ) dengan memvariasi tegangan drain (VD) untuk setiap nilai tegangan gate

(VG ). Untuk menentukan mobilitas diperlukan data: IDS , V(DS) , V(T) , Ci, VGS, L dan W. Setelah

data hasil eksperimen lengkap, maka dimasukkan dalam persamaan:

[( )

]

Dimana L dan W masing-masing adalah panjang dan lebar suatu channel dan Ci adalah

kapasitansi per satuan luas bahan isolator. = mobiilitas ; VT = tegangan ambang.

Karakterisai dilakukan dengan cara: tegangan gate dibuat bervariasi, yaitu: -3 V; -1,5 V; 0

V; 1,5 V dan 3 V, sedangkan tegangan yang diterapkan pada source (S) dan drain (D) adalah 3 V.

Pengukuran dilakukan secara kontinu menggunakan electrometer El-Kahfi 100. Karakteristik FET

sebagai sensor gas berstruktur bottom contact dengan panjang channel 100 µm, diperoleh untuk

daerah aktif VDS adalah 2,79 V sampai dengan 3,42 V dan arus IDS adalah 1,95 10-4

A sampai

dengan 16,9 10-4

A. Sedangkan daerah saturasi FET pada tegangan VDS dari 3,43 V sampai

dengan 9 V dan ini merupakan daerah cut off.

Gambar 18. Karakteristik FET dengan panjang channel 100 µm

9. Hasil Perhitungan Mobilitas Pembawa Muatan

Dalam menentukan mobilitas pembawa muatan (μ) ada dua daerah yang harus dicari

,yaitu daerah linier dan saturasi. Untuk daerah linier,digunakan persamaan:

(

) [( )

] ……….….………….. (1)

29

Untuk menentukan mobilitas pembawa muatan pada daerah saturasi,sebagai berikut :

( | ( )) ( ) ( ) …….................. (2)

Dari persamaan (1) dan (2) untuk menentukan daerah saturasi untuk hole, sebagai berikut:

( )

( )

……………………….......................….................... (3)

Dari persamaan (3) dan (4) diperoleh :

√ ( ) √

( ) ………..................……..................….......... (4)

Penyelesaian persamaan (4) untuk menentukan mobilitas pembawa muatan(μ) dan

mendefinisikan m :

√

……...............…………………...............…........……….... (5)

Sehingga mobilitas pembawa muatan adalah :

Evaluasi untu menentukan m tidak lain adalah gradient dari grafik (IDS)1/2

dengan VGS, hal ini

mobilitas pembawa muatan pada daerah saturasi.

1. Menentukan mobilitas pembawa muatan FET dengan panjang channel 100 μm

Reistivity Si =0,005 Ωcm dan C = 79 nF

C (F)

Panjang lapisan

CuPc (cm)

( L )

Lebar lapisan

CuPc (cm)

( W )

Luas CuPc

(cm)2

C ( F/cm2 )

0.000000079 0.01 0.00024 0.0000024 0.032916667

Dari grafi (IDS)1/2

vs VGS dapat ditentukan nilai VT (tengan ambang), VT = -14 V, karena

dengan memberikan tegangan VGS = -14 V masih ada arus IDS

VGS = VT + VD

VGS = -11.12 V,maka VD = 2.88 V

30

Gambar 19. Grafik hubungan (VGS) vs (IDS)1/2

untuk panjang channel 100 μm

Tabel 5. Hubungan IDS Vs VGS dengan panjang channel 100 μm pada FET

N0 IDS (A) VGS (V) (IDS)1/2

[ (A)1/2

]

1 0.00133 -3 0.036469165

2 0.00161 -1.5 0.040124805

3 0.00171 0 0.041352146

4 0.0026 1.5 0.050990195

5 0.003 3 0.054772256

2. Untuk menentukan mobilitas pembawa muatan pada daerah linier, digunakan persamaan:

(

) [( )

]

Data yang diperoleh dari hasil karakterisasi OFET dengan panjang channel 100 μm pada

daerah linier, sebagai berikut:

L(cm)

W(cm)

VGS (V)

VT (V)

C(F cm-2)

2L/W

IDS (A)

0.01

0.1

-10.94

-14

0.00003292

0.2

0.000156

y = 0.003 x + 0.044 R² = 0.935

0.0350.0370.0390.0410.0430.0450.0470.0490.0510.0530.055

-4 -3.5 -3 -2.5 -2 -1.5 -1 -0.5 0 0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5 4A

rus[

( I D

S)1/

2 [

(A

) 1/2

]

VGS (V)

Grafik (IDS)1/2 Vs VGS

C(F/cm2)

IDS/ VDS

WC

L/WC

VGS-VT

VDS/2

0.032916667

0.000340143

0.00329167

3.037974684

2.79

1.395

31

VGS-VT

(VGS-VT)2

(2L/W) x IDS

C (VGS-VT)2

μ (cm2/Vs)

3,06

9,3636

3,12.10-5

0,00030825

0,10121664

Dari data di atas diperoleh mobilitas daerah linier, yaitu: μ = 0,10121664 cm2 V

-1 S

-1

3. Untuk menentukan mobilitas pembawa muatan pada daerah saturasi, digunakan persamaan:

Data hasil karakterisasi FET berbasis film tipis dengan channel 100 μm pada daerah saturasi,

sebagai berikut:

Dari data tersebut dapat untuk menentukan mobilitas pembawa muatan pada daerah saturasi,

yaitu: μ = 0.05468465 cm2 V

-1 S

-1

L

W

C

m

2L

WC

m2

2L/WC

μ

0,01

0,1

0,00003296

0,003

0,02

3,29. 10-6

9. 10-6

6076;0727

0,05468465

32

BAB 6. RENCANA TAHAPAN BERIKUTNYA

Secara detail tahun ke-2 merupakan perencanaan dan pembuatan alat uji kinerja sensor

gas berbasis film tipis. Sensor gas yang sudah dibuat dikarakterisasi dan diuji kinerjanya

untuk deteksi gas beracun. Uji kinerja sensor gas, meliputi: waktu respon (response time) dan

waktu pemulihan (recovery time) saat mendeteksi gas. Adapun langkah-langkah yang akan

dilakukan dalam pembuatan alat uji kinerja sensor gas, sebagai berikut: merencanakan skema

alat uji sensor gas, perencanaan skema alat uji kinerja, meliputi: glass chamber, electrometer,

tabung gas uji, flow-meter dan tabung gas Nitrogen (N2), regulator berbagai macam gas uji

dan valve serta alat pendukung lain. Uji kinerja sensor gas untuk mendeteksi berbagai gas,

seperti: CO, CO2, NH3, NO, NO2.

33

BAB 7. KESIMPULAN DAN SARAN

A. KESIMPULAN

1. Resistansi film tipis CuPc dipengaruhi oleh arus saat deposisi, hal ini menunjukkan bahwa

kecepatan deposisi menentukan resistansi.

2. Penampang melintang film tipis dideposisikan dengan bervariasi waktu, yaitu: (60 , 90 dan 120)

menit mempunyai ketebalan masing-masing, berturut-turut: 2,1 μm, 2,4 μm dan 4,8 μm.

3. Analisis Energy Dispersive X-ray Spectroscopy (EDS) tampak bahwa unsur yang dominan

adalah C, Si dan Cu dan S, sedangkan unsur Na, Mg dan Ca kurang dominan.

4. Karakterisasi FET berbasis film tipis CuPc diperoleh bahwa daerah aktif untuk VD adalah (2,79

V sampai dengan 3,43 V) dan kuat arus ID (1,95. 10-4

A sampai dengan 16,9. 10-4

A).

5. Mobilitas pembawa muatan untuk daerah liner dan saturasi, berturut-turut: 0,10121664 cm2 V

-1

S-1

dan 0.05468465 cm2 V

-1 S

-1.

B. SARAN

1. Kecepatan deposisi dapat ditingkatkan dengan menambah arus yang diaplikasikan pada vakum

evaporasi.

2. Mobilitas pembawa muatan dapat ditingkat dengan membuat sekecil mungkin panjang channel

pada FET.

3. FET agar tidak mudah rusak dibuat dengan struktur bottom-contact.

34

DAFTAR PUSTAKA

Adamyan, AZ, Adamyan, ZN dan Aroutiounian,V.M, 2009,

Study of sensitivity and response kinetics changes for SnO2 thin-film hydrogen sensors,

International journal of hydrogen energy, 34, 8438-8443.

Ali, M. , Wang,Ch.Y, R¨ohlig,C.C, Cimalla,V, Stauden,Th. dan Ambacher,O, 2008,

NOx sensing properties of In2O3 thin films grown by MOCVD, Sensors and Actuators B

129, 467-472

Brunet,J., Paulya,A.,Mazet,L.,Germain,J.P.,Bouvet,M., Malezieux,B. 2005, Improvement in real

time detection and selectivity of phthalocyanine gas sensors dedicated to oxidizing

pollutants evaluation, Thin Solid Films 490 (2005) 28 – 35

Dickert,F.L.,Greibl,W., Rohrer,A. dan G. Voigt, D., 2001, Sol-gel-coated quartz crystal

microbalances for monitoring automotive oil degradation, Advanced Materials, 13,1327-

1330.

George F. Fine, Leon M. Cavanagh, Ayo Afonja and Russell Binions, 2010, Metal Oxide Semi-

Conductor Gas Sensors in Environmental Monitoring, sensors, ISSN 1424-8220.

Henning Rost, Jürgen Ficker, Juan Sanchez Alonso, Luc Leenders, Iain McCulloch, 2004.

Air-stable all-polymer field-effect transistors with organic electrodes, Synthetic Metals

145, 83–85.

Ho-Shik, Lee, Min-Woo,Cheon and Yong-Pil Park, 2011, Electrical Properties of a CuPc Field-

Effect Transistor Using a UV/Ozone Treated and Untreated Substrate, Transactions on

Electrical and Electronic Materials, 40-42.

Kapse, V.,D, Ghosh, S,A, Chaudhar,G.,N, Raghuwanshi,F.,C., dan D.D. Gulwade,D.,D, 2009,

H2S sensing properties of La-doped nanocrystalline In2O3, Vacuum 83 (2009), 346-352.

Lyly Nyl Ismail, Habibah Zulkefle, Sukreen Hana Herman and Mohamad Rusop Mahmood, 2012,

Influence of Doping Concentration on Dielectric, Optical, and Morphological Properties of

PMMA Thin Films, Advances in Materials Science and Engineering, Volume 2012,

Article ID 605673, 5 pages.

Maggionia,G.,Quaranta,A.,Carturan,S.,Patelli,A,,Tonezzera,M.,Ceccato,R.,Della Mea,G., 2005,

Deposition of copper phthalocyanine films by glow discharge- induced sublimation for

gas sensing applications, Surface & Coatings Technology 200 (2005) 476– 480

Maggioni,G.,Carturan,S.,Tonezzer,M.,Quaranta,A.,Della Mea,G., 2008, Plasma- deposited

copper phthalocyanine: A single gas-sensing material with multiple responses, Sensors

and Actuators B 131 (2008) 496–503

Min, Y., 2003, Properties and Sensor Performance of Zinc Oxide Thin Film, Massachusetts

Institute of Technology.

35

Mirwa,A., M.Friedrich, A. Hofman, 1995, Sensors and Actuator B24-25,596.

Patil, L.A., Shinde, M., D., Bari, A.R. and Deo, V.V., 2010, Highly sensitive ethanol sensors

based on nanocrystalline SnO2 thin films, Current Applied Physics10, 1249-1254.

Yuh-Lang Lee, Chuan-Yi Sheu, Rung-Hwa Hsiao,2004, Gas sensing characteristics of copper

phthalocyanine films: effects of film thickness and sensing temperature, Sensors and

Actuators B 99 (2004) 281–287

Yuh-Lang Lee and Chi-Hsiu Chang, 2006, NO2 sensing characteristics of copper phthalocyanine

films: Effects of low temperature annealing and doping time, Sensors and Actuators B 119, 174-

179.

Zhou,R., Josse, F. , Göpel, W., öztürk‡, Z.Z. dan ö.Bekaroglu§, 1996 Phthalocyanine as sensitiv

material for chemical sensors, Applied Organometallic Chemistry, Vol.10,557 – 577.

www.depkes.go.id

http://www.walhi.or.id/kampanye/cemar/udara/penc_udara_info_206041, 2004

http://www.walhi.or.id/kampanye/cemar/udara/penc_udara_info_206041

36

LAMPIRAN-LAMPIRAN

Lampiran 1. Instrumen Penelitian

INSTRUMEN PENELITIAN

=====================================================================

Judul



KUALITAS UDARA

----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

Peneliti : Dr. Sujarwata,M.T. (Ketua)

Fianti, S.Si., M.Sc., Ph.D. Eng. (Anggota)

Dra. Langlang Handayani, M.App.Sc (Anggota)

----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

Dalam penumbuhan film tipis CuPc (Copper Phthalocyanine) di atas substrat Si/SiO2 ini

menggunakan material semikonduktor organik berwarna biru sebagai lapisan aktif untuk

pembuatan sensor gas beracun. Pada eksperimen pendahuluan dengan melakukan penumbuhan

film tipis CuPc, kemudian dikarakterisasi menggunakan X-RD, SEM dan SEM-EDX. Pembuatan

sensor gas beracun berstruktur FET menggunakan teknik lithography dan penumbuhan film tipis

dengan metode vakum evaporasi (VE) pada suhu ruang. Tahapan pembuatan sensor gas beracun

sebagai berikut: permulaan dilakukan pencucian substrat Si/SiO2 dengan etanol dalam ultrasonic

cleaner, kemudian dilakukan penumbuhan elektroda source dan drain di atas substrat.

Selanjutnya penumbuhan film tipis diantara source/drain dan diakhiri dengan penumbuhan gate.

A. Penumbuhan Film Tipis CuPc

Penumbuhan film tipis CuPc dilakukan dengan prosedur sebagai berikut :

1. Preparasi sampel

Dilakukan pemotongan kaca preparat dengan ukuran ( 1,5x2,5 ) cm2, kemudian kaca

preparat dicuci menggunakan alat Ultrasonic Cleaner Model Core-Parmer.

2. Proses evaporasi untuk penumbuhan film tipis CuPc

Pada alat vacuum evaporator (VE), terdapat beberapa parameter yang dapat mempengaruhi

karakteristik film tipis, yaitu: tekanan, arus, waktu deposisi, massa CuPc yang akan

dideposisi. Dalam penelitian ini, dilakukan variasi arus pada alat vacuum evaporator (untuk

memperoleh variasi laju deposisi lapisan CuPc).

37

3. Variasi waktu/ laju penumbuhan adalah (30, 60, 90 dan 120) menit

i) Sampel (material CuPc) dimasukan ke dalam boat dengan massa 200 mg.

j) Selanjutnya sampel dimasukan dalam bell-jar (ruang evaporasi).

k) Substrat kaca yang telah dibersihkan dipasang pada holder tepat di atas boat yang telah

berisi CuPc.

l) Alat vacuum evaporator divakumkan sehingga tekanannya turun menjadi 8x10-4

Pa.

m) Proses evaporasi dilakukan selama 30 menit dengan kuat arus sebesar 35 A.

n) Sampel yang sudah terdeposisi disimpan dalam wadah kaca yang vakum.

o) Proses dari (a) sampai dengan (f), eksperimen yang telah dilakukan diulangi lagi untuk

variasi arus yang lain.

p) Variasi waktu yang akan dilakukan, yaitu: 60 menit, 90 menit, dan 120menit.

Gambar 1. Metode evaporasi

Penumbuhan film tipis dengan metode evaporasi dan material berupa serbuk CuPc

berwarna biru. Material ditempatkan di ruang (chamber) bersama dengan logam yang akan

digunakan sebagai pelapis (Gambar 1.). Ruang tersebut dapat divakumkan dan logam pelapis

dipanaskan hingga mendekati titik leleh. Logam sebagai pelapis diletakkan di atas filamen

pemanas, dengan cara sebagai berikut: chamber divakumkan yang diikuti dengan pemanas

logam pelapis, sehingga atom-atom akan menguap pada permukaan logam.

Ketika sampai pada permukaan material yang memiliki suhu yang rendah, atom-

atom logam terkondensasi dan membentuk lapisan film tipis dipermukaan material. Agar

proses ini dapat berlangsung efisien maka logam pelapis yang digunakan harus memiliki titik

leleh rendah.

Power Supply

Vacuum System

Hot resistance

Vacuum chamber

Substrates

Metal vapour

38

B. Uji karakteristik film tipis CuPc

Karakterisasi film tipis untuk mendapatkan bahan aktif optimum dalam pembuatan

sensor gas beracun (FET). Ada 2 macam pengujian karakterisasi film tipis, yakni:

pengujian morfologi menggunakan SEM dan struktur kristal dengan XRD.

C. Pembuatan FET berbasis film tipis CuPc

f) FET dibuat dengan struktur bottom-contact dan 2 kontak resistansi, yaitu S dan D.

g) Konfigurasi divais FET dengan komponen utama, yaitu: source, drain, gate

elektroda, lapisan dielektrik dan lapisan semikonduktor (CuPc)

h) Panjang channel (L) = 100 μm dan lebar channel (W) = 1 mm

i) Tahapan pembuatannya, sebagai berikut: mula-mula dilakukan pencucian substrat Si/SiO2

dengan etanol dalam ultrasonic cleaner, selanjutnya dilakukan pendeposisian elektroda S

dan D di atas lapisan SiO2 menggunakan bahan Au dengan teknik lithography dan

penumbuhan film tipis dengan metode penguapan hampa udara..

j) Penumbuhan film tipis CuPc di atas S dan D

Gambar 2. FET dengan struktur bottom-contact

Gambar.3 Masker dalam proses pembuatan FET

S D

1 mm 1 mm 1 mm 1 mm L

1, 5

mm

1 m

m

0,25 mm

0,25 mm

W

1 mm

2 mm

G

Drain Source

Copper Phthalocyanine

Isolator-SiO2

Gate-Si

39

Jarak antar elektroda D dan S didefinisikan L dan panjang kontak D/S adalah lebar

saluran (W). Desain masker FET ditunjukkan Gambar.3 dengan panjang L 100 μm. Untuk

lebar channel adalah 1 mm, panjang elektroda dan kontak adalah 1 mm. Proses lithograpy

pembuatan FET merupakan bagian penting, dimana geometri devais ditentukan pada

permukaan SiO2. Pembuatan devais terdiri atas berulang kali proses lithograpy sebagai

berikut:

No Proses Equipment Parameter

1 Persiapan substrat Silicon Wafer

(Single Side Polishing) Thickness = 600 µm

Diameter 5 inchi

Type P

2 Proses Oksidasi pada

silicon wafer Si dan O2

Thermal Dry Oxidation

Waktu

Temperatur

3 Proses etching pada

lapisan bawah SiO2

SiO2

Buffer HF

Temperatur

Konsentrasi

4 Pelapisan Au dengan

metode Evaporasi Au dan SiO2

Alat vakum evaporasi

Tekanan (8.10-4

Pa)

Kuat arus (45 A)

5 Pelapisan photoresist

positif AZ dengan

metode Spinner

Photoresist positif AZ

Clean Oven dan Alat vakum

Teknologi spinner

Kecepatan (400 rpm)

Waktu (30 detik)

Temperatur (850 C)

6 Expose dengan sinar

UV ( masker 1 )

Sinar UV

Masker 1 (source dan drain)

Larutan Timah dan DiH2O

Alat Milla Pure (18 m ohm)

Larutan Microposit MF 319

Developer

Waktu expose (30 s )

Temperatur oven

(1200C)

Selama 15 menit

7 Proses etching emas

(Au) KJ +J2+DiH2O

Emas(Au)

Waktu

Temperatur

8 Remove resist positif

AZ dengan aceton Aceton (ZA Acs.150)

CH3COOH3 (58,08 g/mol )

Waktu

Temperatur

9 Proses pelapisan emas

(Au) bagian bawah Si Au dan SiO2


Tekanan (8.10-4

Pa)

Kuat arus (45 A)


positif AZ dengan

metode Spinner pada

lapisan Au


Clean Oven dan Alat vakum

Teknologi spinner

Alat vakum

Kecepatan (400 rpm)

Waktu (30 detik)

Temperatur(850 C)

11 Expose dengan sinar

UV selama 30 detik

menggunakan masker 2

(gate)

Sinar UV





Developer


Temperatur oven

(1200C)

Selama 15 menit

40

12 Proses etching emas

(Au) KJ +J2+DiH2O

Emas(Au)

Waktu

Temperatur


AZ dengan Aceton Aceton (ZA Acs.150)


Waktu

Temperatur


positif AZ dengan Au

pada lapisan atas (S/D)

menggunakan Spinner


Clean Oven

Teknologi spinner

Alat vakum

Kecepatan (400 rpm)

Waktu (30 detik)

Temperatur (850 C)

15

Expose dengan sinar

UV menggunakan

masker CuPc

Sinar UV





Developer


Temperatur oven

(1200C) , selama 15

menit

16 Proses pelapisan CuPc

pada bagian atas silicon Au dan SiO2


Tekanan (8.10-4

Pa)

Kuat arus (45 A)


AZ dengan Aceton.

sekaligus lapisan CuPc

pada resist tersebut,

sehingga pola CuPc

terbentuk

Aceton (ZA Acs.150)


Waktu

Temperatur

Konsentrasi larutan

18 Hasil akhir

terbentuknya kontak

source, drain dan gate.

Elektrode emas

Terminal dari emas

Tekanan (8.10-4

Pa)

Kuat arus (45 A)

D. Karakteristik FET

Karakterisasi FET dilakukan untuk mengetahui resistansi, konduktivitas dan mobilitas

pembawa muatan. Adapun tahapannya, sebagai berikut :

c. Untuk mengkarakterisi FET, elektroda source dihubungkan tanah (grounded),

sedangkan elektroda gate dan drain masing-masing dihubungkan dengan panjar mundur

(reverse bias). Data yang diperlukan untuk karakterisasi FET dengan panjang channel

100 µm sebagai berikut:

41

No VDS ( V ) VGS ( volt ) IDS ( A ) ROS (Organik Semikonduktor)

1 - 3

2 - 2

3 - 1

4 - 0

5 1

6 2

7 3

d. Untuk mengukur mobilitas pembawa muatan, arus yang mengalir dari source (S) ke

drain (D) , yaitu arus (IDS) diukur dengan memvariasi tegangan drain (VD) untuk tiap

nilai tegangan gate (VG). Data yang diperlukan untuk menentukan mobilitas pembawa

muatan ( µ ) dengan panjang channel 100 µm sebagai berikut:

ID (A)

VD (V)

VG (V)

VT (V)

L(m)

W(m)

C

Sedangkan untuk menentukan VT (tegangan ambang) dapat memanfaatkan grafik (IDS)1/2

versus VGS dengan nilai VDS = VGS

( )

VDS = VGS

E. Alat Uji Kinerja FET

Merencanakan dan membuat alat uji kinerja FET sebagai sensor gas beracun. Adapun

tahapannya, sebagai berikut:

g) Merencanakan skema alat uji gas uji untuk menguji kinerja FET sebagai sensor gas. Pada

merencanakan skema alat uji gas uji untuk menguji kinerja FET sebagai sensor gas.

meliputi : glass chamber, electrometer, tabung gas uji, flow-meter.

(

)

µ

42

h) Membuat alat uji kinerja FET sebagai sensor gas beracun. Kegiatan ini adalah tersedianya

alat uji kinerja sensor gas yang siap untuk menguji adanya gas beracun.

i) Pengujian FET dengan alat uji gas yang telah dibuat. Pengujian sensor gas beracun,

meliputi: waktu respon dan waktu pulih.

Gambar 6. Alat Uji Kinerja Sensor Gas Beracun

43

Lampiran 2. Biodata Ketua dan Anggota Tim Pengusul

Biodata Ketua Peneliti

A. Identitas Diri

1 Nama Lengkap Dr. Sujarwata, M.T. L

2 Jabatan Fungsional Lektor Kepala

3 Jabatan Struktural -

4 NIP 19610104 198903 1 001

5 NIDN 0004016113

6 Tempat dan Tanggal Lahir Yogyakarta, 04 Januari 1961

7 Alamat Rumah Jl. Candi Tembaga Raya 659 Rt.3 Rw.5

Semarang

8 Nomor Telepon/Faks/ HP 081326363687

9 Alamat Kantor Gedung D7 Lt 2 Kampus Unnes Sekaran

Gunungpati Semarang 50229

10 Nomor Telepon/Faks 024 -8508112/ 024 -8508112

11 Alamat e-mail [email protected]

12 Lulusan yang Telah Dihasilkan S-1 = 35 Mahasiswa dan S-2 = 1 Mahasiswa

13 Mata Kuliah yg Diampu Elektronika Dasar I

Elektronika Dasar II

Elektronika Lanjut

Sistem Fuzzy dan aplikasinya

B. Riwayat Pendidikan

S1 S2 S3

Nama

Perguruan

Tinggi

IKIP Yogyakarta UGM UGM

Bidang Ilmu Pendidikan Fisika Teknik Elektro Fisika

Tahun

Masuk-Lulus

1982 - 1988 2000 - 2004 2008 - 2015

Judul

Skripsi/Thesis

/Disertasi

Pengaruh Praktikum

Alat-alat Ukur

Terhadap Pemahaman

Konsep Besaran dan

Satuan Pada Siswa

Kelas II Semester I

SMP III Depok Sleman

Yogyakarta Tahun

1987

Teknik Pemasangan

Sensor Gelombang

Ultrasonik Pada Robot

Beroda Untuk

Menghindari Benturan

Pembuatan Transistor

Efek Medan Organik

(OFET) Berbasis

Film Tipis CuPc

Untuk Deteksi Gas

CO2

mailto:[email protected]

44

Nama

Pembimbing/

Promotor

Drs. Sumaji

Drs Kartoyo

Dr.Ir. Thomas Sri

Widodo,DEA

Ir.Samiaji

Herdjunanto,M.Sc

Prof. Dr. Kusminarto

Dr. Eng. Kuwat

Triyana, M.Si.

C. Pengalaman Penelitian Dalam 5 Tahun Terakhir

No. Tahun Judul Penelitian

Pendanaan

Sumber

Jml (Juta Rp)

1 2008 Studi Penumbuhan Film Tipis CuPc Dengan

Metode Penguapan Hampa Udara Pada

Suhu Ruang Untuk Aplikasi Sensor Gas

(tahun pertama )

HIBAH

BERSAING

45

2 2009 Studi Penumbuhan Film Tipis CuPc Dengan

Metode Penguapan Hampa Udara Pada

Suhu Ruang Untuk Aplikasi Sensor Gas

(tahun kedua )

HIBAH

BERSAING

45

3 2013 Pengembangan Transistor Efek Medan

Organik (OFET) Berbasis Film Tipis

Dengan Material CuPc Untuk Mendeteksi

Gas Beracun (tahun pertama )

HIBAH

BERSAING

42,23

4 2014 Pengembangan Transistor Efek Medan

Organik (OFET) Berbasis Film Tipis

Dengan Material CuPc Untuk Mendeteksi

Gas Beracun (tahun kedua )

HIBAH

BERSAING

50,00

5 2015 Deteksi Gas Beracun CO, NH3 Dan Emisi

Gas Buang Kendaraan Bermotor Dengan

Sensor Gas Berbasis Film Tipis

PENELITIAN

DISERTASI

DOKTOR

41.00

6 2015 Sensor Field Effect Transistor Berbasis Film

Tipis Copper Phthalocyanine Untuk Deteksi

Gas CO2

DIPA PNBP

UNNES

27,5

7 2016 Perancangan KIT Robot Mobil Untuk

Membantu Mahasiswa Menyelesaikan

Tugas Akhir Bidang Mikrokontroler

PENELITIAN

PENINGKAT

AN PROSES

PERKULIAH-

AN FMIPA

UNNES

5

D. Pengalaman Pengabdian Kepada Masyarakat Dalam 5 Tahun Terakhir

No. Tahun Judul Pengabdian Kepada Masyarakat

Pendanaan

Sumber Jml (Juta Rp)

- - - - -

45

E. Pengalaman Penulisan Artikel Ilmiah Dalam Jurnal Dalam 5 Tahun Terakhir

No. Judul Artikel Ilmiah Volume/ Nomor/Tahun Nama Jurnal

1 Studi Penumbuhan Film Tipis CuPc

dengan Metode Penguapan Hampa

Udara pada Suhu Ruang untuk Aplikasi

Sensor Gas

Oktober 2009 Vol.32/

No.2 /ISSN: 0215-9945

hlm. 118-125

JURNAL MIPA

2 Pembuatan dan Karakteristik OFET

Berbasis Film Tipis CuPc Dengan

Panjang Untuk Aplikasi Sensor Gas,

0853 – 0823)

Tanggal 10 April 2010,

halaman 87-93, ISSN

0853 – 0823)

Prosiding

Pertemuan Ilmiah

XXIV HFI Jateng

dan DIY

3 Pengendali Motor Servo Berbasis

Mikrokontroler Basic Stamp 2SX Untuk

Mengembangkan Sistem Robotika

Mei 2013, Vol.V/ No.1

No. ISSN: 2085 –

9503; hlm. 47 - 54.

JURNAL

ANGKASA

4 Mobilitas Pembawa Muatan Pada

OFET (Organic Field Effect Transistor)

Berbasis Film Tipis.

Oktober 2013, vol. 36/

No. 2/ ISSN: 0215-

9945; hlm. 151 – 156.

JURNAL MIPA

5 Sensor Gas Berbasis Film Tipis Dengan

Konfigurasi Transistor Efek Medan

(FET) Untuk Deteksi Gas CO

Desmber 2013. Vol. 11

No. 2/ ISSN: 0216-

4566; hlm. 197 – 202.

JURNAL

Sainteknol

6 Fabrication and Characterization of

CuPc Thin Film-Based Organic Field-

Effect Transistor (OFET) for CO2 Gas

Detection

ISSN:2224- 3224

(Print), ISSN : 2225-

0956 (Online), Vol.7

No.5, 2015

Journals

Chemistry and

Materials Research

7 Alat Deteksi Gas Buang Kendaraan

Bermotor Berstruktur Transistor Efek

Medan

ISSN : 2088-1509 V

Vol 5, No 1 (2015),

hlm. 7 - 11

Jurusan Fisika,

FMIPA UNNES

8 Critical Condition in CuInAlSe2

Growth of Solar Cell Absorber

ISSN: 1693-6930, Vol.

14, N0. 3, hlm. 867-

872

TELKOMNIKA

(Scopus, Q3)

9 Thin Film Based Sensor For Motor

Vehicle Exhaust Gas, NH3, And CO

Detection

p-ISSN: 1693-1246 e-,

Vol 12, No. 2, hlm.

142-147

Jurnal Pendidikan

Fisika Indonesia

(Jurnal Nasional

Terakreditasi)

F. Pengalaman Penyampaian Makalah Secara Oral Pada Pertemuan/ Seminar Ilmiah

Dalam 5 Tahun Terakhir

No. Nama Pertemuan

Ilmiah/ Seminar

Judul Artikel Ilmiah Waktu dan Tempat

1 Seminar Nasional Hasil

Penelitian Multi Tahun

2010

Studi Penumbuhan Film Tipis CuPc

Dengan Metode Penguapan Hampa

Udara Pada Suhu Ruang Untuk

Aplikasi Sensor Gas

30 -07- 2010

DP2M-Ditjen

Dikti,

Kemendiknas

46

2 Seminar Hasil Penelitian

MIPA 2012

Karakteristik Keluaran I/V dari OFET

Berbasis Film Tipis CuPc

28-29 September

2012

FMIPA UGM

3 Seminar Hasil Penelitian

MIPA 2013

Mobilitas Pembawa Muatan Pada

OFET (Organic Field Effect

Transistor) Berbasis Film Tipis

20-21 September

2013

FMIPA UGM


Penelitian Desentralisasi

Tahun 2013

Pengembangan Transistor Efek

Medan Organik (OFET) Berbasis

Film Tipis Dengan Material CuPc

Untuk Mendeteksi Gas Beracun

05 -12 - 2013

LP2M

UNNES


Penelitian MIPA

Tahun 2014

Transistor Efek Medan Organik

(OFET) Untuk Deteksi Gas CO

26 September 2014

FMIPA UGM

6 Seminar Nasional MIPA

Untuk Pengembangan

Ilmu Pengetahuan dan

Peningkatan Mutu

Pendidikan Tahun 2015

Sensor Gas Berstruktur FET Untuk

Deteksi Gas Buang Kendaraan

Bermotor

28 November 2015

47

Biodata Anggota Peneliti (1)

A. Identitas Diri

1. Nama Lengkap Dr. Fianti, S.Si., M.Sc.

2. Jenis Kelamin Perempuan

3. Jabatan Fungsional Asisten Ahli

4. NIP 197901212005012002

5. NIDN 0021017905

6. Tempat dan Tanggal Lahir Yogyakarta, 21 Januari 1979

7. E-mail [email protected]

8. HP 062-81391-334433

9. Alamat Kantor Jurusan Fisika Gedung D7 Universitas Negeri

Semarang, Jalan Raya Sekaran, Semarang, Jawa

Tengah.

10. Nomor Telepon/Fax. 062-24-8508034

11. Lulusan ygna Telah Dihasilkan S-1= - orang; S-2= - orang; S-3 = - orang

12. Mata Kuliah yg Diampu Kecerdasan Buatan

B. Riwayat pendidikan

S-1 S-2 S-3

Nama Perguruan

Tinggi

Universitas Gadjah

Mada

Universitas Gadjah

Mada

Yeungnam

University

Bidang Ilmu Fisika Fiasika Material

Tahun Masuk - Lulus 1997 - 2003 2007 - 2009 2010 – 2015

Judul Skripsi/Thesis/

Disertasi

Pembangunan

Perangkat Lunak

Sistem Kendali

Berlogika

Samar untuk Proses

Pemanasan pada

Ruang

Telaah Teoritis

Elektromagnetika

metamaterial

The effect of Al

addition on the

properties of

Cu(In,Al)Se2 solar

cell absorber

prepared by pulsed

laser deposition and

selenization

Nama

Pembimbing/Promotor

Dr. Sri Hartati Prof. Kamsul Abraha Prof. Kyoo Ho Kim

48


No. Tahun Judul Penelitian Pendanaan

Sumber* Jml (Juta Rp)

1. 2010 Pembangunan Perangkat Lunak

Sistem Kendali Berlogika

Samar untuk Proses Pemanasan

pada Ruang Penetasan

Telur

DIPA

PNBP

6

D. Pengalaman Pengabdian Kepada Masyarakat dalam 5 Tahun Terakhir

No. Tahun Judul Pengabdian Kapada

Masyarakat

Pendanaan

Sumber* Jml (Juta Rp)

- - - - -

E. Publikasi Artikel Ilmiah Dalam Jurnal Ilmiah 5 Tahun Terakhir

No. Judul Artikel Ilmiah Nama Jurnal Volume/Nomor

/Tahun

1 Growth of Single-phase CuInAlSe2

Thin Films by Using Pulsed Laser

Deposition and Selenization

Journal of the

Korean Physical

Society

60/12/2012

2 Influence Of The [Cu]/[In] Ratio on

The Properties of CuInSe2 Thin Films

Chalcogenide Letters

11/11/2014

3 Investigation on structural

modification of CuInSe2 solar cell

absorber by Al addition

Journal of Ceramic

and Process

Reaseach

16/3/2015

4 Investigation of Deposition Parameters

Dependence on Sputtered

Cu2ZnSnSe4 Thin Films Properties

Advanced Materials

Research

1125/2015

50

Biodata Anggota Peneliti (2)

A. Identitas Diri

1 Nama Lengkap Dra. Langlang Handayani, M.App.Sc

2 Jabatan Fungsional Lektor Kepala

3 Jabatan Struktural -

4 NIP 196807221992032001

5 NIDN 0022076807

6 Tempat dan Tanggal Lahir Semarang, 22 Juli 1968

7 Alamat Rumah Jl. Banteng Raya No. 20 RT 05/04 Semarang

8 Nomor Telepon/Faks/ HP 081390095494

9 Alamat Kantor Gedung D7 Lt 2 Kampus UNNES Sekaran

Gunungpati Semarang 50229

10 Nomor Telepon/Faks 024 -8508034/ 024 -8508034

11 Alamat e-mail [email protected]

12 Lulusan yang Telah Dihasilkan S-1= +/- 43 mahasiswa

13 Mata Kuliah yg Diampu Fisika Dasar

Bahasa Inggris untuk Fisika

Dasar Proses Pembelajaran Fisika 1

Dasar Proses Pembelajaran Fisika 2

B. Riwayat Pendidikan

S1 S2 S3

Nama Perguruan Tinggi IKIP Semarang UNSW Sydney

Australia

-

Bidang Ilmu Pendidikan Fisika Sistem Informasi

Geografis

-

Tahun Masuk-Lulus 1986 – 1991 1995 – 1996 -

Judul

Skripsi/Thesis/Disertasi

Studi Komparasi Prestasi

Belajar Siswa Masuk Pagi

dan Masuk Siang

The Applications of

Geographical

Information Systems in

School Planning

Problems: Selected

Examples

-

Nama

Pembimbing/Promotor

Drs. Sanyoto K

Drs. Sri Hendratto

Prof. Barry J. Garner -

mailto:[email protected]

51


No Tahun Judul Penelitian

Pendanaan


1 2010 Improvement of students hypothetical-deductive

thinking skill in constructivism learning model by

using concept mapping

PTK

PGSBI

20

2 2011 Application of Problem Based Instruction Learning

Model on Science Class: An Effort to Increase

RSBI Students Creativity in Designing Science

Work

PTK

PGSBI

20

3 2013 Developing students application thinking skill in

reading through the use of content and language

integrated learning (CLIL) Approach

PTK

PGMIPA

BI

20

4 2014 Pengembangan Metacognitif Self-Assessment

untuk Mengukur Keterampilan Berpikir Tingkat

Tinggi Mahasiswa dalam Membaca Teks Sains

Berbahasa Inggris

DIPA

FMIPA

8

D. Pengalaman Pengabdian Kepada Masyarakat Dalam 5 Tahun Terakhir

No. Tahun Judul Pengabdian Kepada Masyarakat

Pendanaan


1 2015 Meningkatkan kompetesi guru TK ABA

melalui pelatihan ensembel angklung di

kecamatan gayamsari kota semarang.

DP2M Dikti 5

2 2015 Pendampingan Praktikum Bagi Guru SMP di

Kabupaten Wonosobo

DIPA

Fakultas

-

3 2013 Pelatihan Pengembangan Profesi Pendidikan

Melalui Ptk Dan Implementasi Pembelajaran

Inovatif Bagi Guru Sma 1 Pati

Mandiri 1,9

E. Pengalaman Penulisan Artikel Ilmiah Dalam Jurnal Dalam 5 Tahun Terakhir

No. Judul Artikel Ilmiah Volume/ Nomor/Tahun Nama Jurnal

- - - -

F. Pengalaman Penyampaian Makalah Secara Oral Pada Pertemuan/ Seminar Ilmiah

Dalam 5 Tahun Terakhir

No. Nama Pertemuan

Ilmiah/ Seminar

Judul Artikel Ilmiah

Waktu dan Tempat

1 3rd

International Seminar

of Nusantara Heritage

2014. (FSRD – ITB)

Arts-Based Scientific Communication

For Science Teacher

08 -12- 2014

FSRD-ITB

Bandung

53

Lampiran 3. Justifikasi penggunaan anggaran 100%

57

Lampiran 4.

Artikel Ilmiah yang akan dipublikasikan ke Jurnal Internasional bereputasi

TELKOMNIKA (Q3), baru dalam proses revisi.

OFET FABRICATION WITH LITHOGRAPHY AND THIN FILM DEPOSITIONS

PROCESS

Sujarwata*1

, Fianti2, Langlang Handayani

3, Susilo

4, Mosik

5, Aji Purwinarko

6

1, 2, 3, 4, 5 Department of Physics, Universitas Negeri Semarang

6Department of Computer Science, Universitas Negeri Semarang

Kampus Sekaran Gunungpati Semarang 50229, Indonesia, fax: +62248508034 *E-mail of the corresponding author: [email protected]

Abstrak

Panjang channel OFET (Organic field effect transistor) berbasis film tipis ditentukan

pada saat fabrikasi berlangsung menggunakan teknik lithography dan masker selama proses

deposisi logam. Teknik lithography merupakan tahapan proses dasar dalam pembuatan devais

semikonduktor. Lithography ini merupakan proses pemindahan pola bentuk geometris masker ke

film tipis dari bahan yang peka terhadap cahaya. Pola bentuk geometris pada masker mempunyai

spesifikasi, sebagai berikut: jarak source dan drain adalah panjang channel bervariasi, yaitu: 100

µm, lebar source dan drain dibuat tetap. OFET berstruktur bottom contact telah berhasil dibuat

menggunakan kombinasi proses lithography dan deposisi film tipis.

Kata Kunci : lithography, OFET, bottom contact, channel

Abstract

The length of the channel OFET (Organic field effect transistor) based thin film is

determined during fabrication takes place using the technique of lithography and mask during the

metal deposition process. The lithography technique is the basic process steps in the manufacture

of semiconductor devices. Lithography is the process of moving geometric shapes mask pattern to

a thin film of material that is sensitive to light. The pattern of geometric shapes on a mask has

specifications, as follows: long-distance source and drain channels varied, i.e., 100 μm, the width

of the source and drain are made permanent. Bottom contact OFET structure has been created

using a combination of lithography and thin film deposition processes.

Key Word: lithography, OFET, bottom contact, channel

1. Introduction

OFET is a field effect transistor using an organic semiconductor material on channel. An

analytical model has been proposed for organic based thin film transistors [11]. The main principle

of the model is based on a gradual approach to channel are used. Channel approach is applied

when the electric field along the channel is much smaller compared to other side. OFET can be

made either using vacuum evaporation of small molecules, by casting a polymer solution or a

small molecule or a mechanical or transfer organic single crystal layer to the substrate. These

devices have been developed to realize the lower cost, broader electronic products, and

environmentally friendly electronics. The performance of OFET continuously been improved to

58

lead to the application in the field of industries. With a large potential as future electronic

components are very cheap and as a smart card, then the polymer can be processed by solvent

method can be used as a substitute for expensive silicon technology [9].

OFET based CuPc is a type of transistor in which the semiconductor material is an organic

material or polymer. However, when compared with other types of inorganic transistors, OFET

charge carrier mobility, in general, is still very low ranging between 10-5

-100 cm

2V

-1s

-1 [29].

OFET has been made with various forms of devices. Device structure most commonly used is the

bottom gate with the drain and source electrodes above. Because this structure is similar to thin-

film transistor (TFT) using a silicon thermal deposition of SiO2 as the gate dielectric organic

polymers. Such as polymethyl-methacrylate (PMMA), can also be used as a dielectric [22]. 2

CIAS thin films have been made with the composition of the Cu-17% Cu/ [CIAS] and analyzed

properties of thin film. Precursor adapted to the PLD system with a sequence specific arrangement

with an element of thin film deposition layer by layer. Then through the reaction selenized through

solid state reaction to form the phase CIAS using the steps in a different heat treatment [23].

The research focuses on the study of electrical and morphological configuration OFET

bottom contact (BC) using organic molecules, i.e., phthalocyanines to form the active layer.

Phthalocyanine naturally heats stable and suitable for thin film deposition by sublimation heat. A

new review of this material has been reported [16]. On the other hand, CuPc is a semiconductor

that has a high conductivity and can be used as an active ingredient for gas sensors [28]. This

study suggests a single-stage LED of electrical circuits. This concept adopts a flyback converter

operating in boundary conduction mode (BCM). Proposed circuit is simpler compact and

minimizes the components in electrical circuits [27].

Based on research conducted by Triyana showed that the CuPc material has LUMO

energy is 3.5 eV, while the HOMO energy was 5.2 eV [24]. The results showed that the valuable

energy gap of 1.7 eV, which means small enough to be potential as organic semiconductor

materials. The difference in the HOMO-LUMO orbital energy of 1.7 eV will reflect the ease of the

process of excitation of electrons so that the material properties of sensitivity to others tend to be

stronger. Thus it can be said that CuPc an organic semiconductor material that has a high

sensitivity to the material properties of the other. Besides, the compound material CuPc have

utility in the development of quantum computing for the duration of the electron can exist in a

quantum superposition state [25].

The purpose of this study was to provide additional information about the OFET device

associated with the phthalocyanine material as a substitute for inorganic semiconductors. In this

research, the material used for the fabrication of OFET is an organic semiconductor material

CuPc. OFET is a FET transistor that uses an organic semiconductor material, wherein the

connection between the organic semiconducting metal influenced by the effect of an electric field

(Horowitz, 1998). Starters OFET polythiophene films produced with the material at the end of

1970. This enables the fabrication of thin films (order of micrometers) organic molecules with a

smaller distance. OFET has an advantage compared to the FET transistor of inorganic materials,

i.e., electronic devices are environmentally friendly, easy fabrication, energy efficient operation

and operates at room temperature.

Based on the active layer that is used in the FET-based sensors are divided into two types,

i.e., inorganic FET (IFET) and organic FET (OFET). The FET-based sensor uses an inorganic

active layer made of inorganic materi al, such as palladium (Pd), TiO2, ZnO, SnO2 and NiO2 [2].

While organic FET-based sensors using an active layer made of organic polymers such as

polyaniline (PANI), polypyrrole (PPy), polythiophene (PTH) and its derivatives [30]. There are

several advantages possessed by OFET be IFET compare, i.e., first OFET operates at room

59

temperature, while IFET was working at high temperature [31]. Second, energy required to make

OFET lower than IFET, because manufacturing process of OFET is simpler.

At this time the thin film as a gas sensor applications more practical and have a high

sensitivity continue to be developed, one of which is a thin film of semiconductor material CuPc

(copper phthalocyanine). These thin films are expected to work optimally at room temperature as a

gas sensor. Gas detection is based on the oxidation-reduction events that occur between the

surface of a thin film with gas. However, problems often arise concerning the manufacture of gas

sensors is still slow response times, i.e., 2 minutes [17]. In the study seeks to improve the response

times are still slow to make gas sensors based on thin film OFET structure CuPc.

2. Research Method

2.1. Design and Principle of Operation

OFET is an electronic component that works based on the current settings with the electric

field. OFET called Unipolar Junction Transistor (UJT) because of the way it works based on the

flow of majority carriers. Current flowing from D to S is controlled by a gate voltage (VG). When

there is no voltage VG, the drain current (ID) is very low, and transistor is normal again. When VG

increases, the charge carriers accumulated on the surface of the semiconductor and the insulator.

Then, when the current ID increases associated with increased charge carrier, the transistor relapse

on. This brief description is the working principle of OFET.

OFET very similar to the inorganic FET, especially concerning the design and

functionality [4, 13, 15]. These devices consist of three electrodes, source (S), drain (D) and gate

(G), the gate dielectric as a gate insulator of a semiconductor material and organic material that

forms the active layer. Organic materials such as organic molecules [4,13, 15] and polymer [21,

5, 7] can be used as the active layer. Many techniques Maximum Power Point Tracking (MPPT)

that have been introduced and widely described by the researchers. References states that at least

19 different methods have been promoted, developed and implemented to increase solar

photovoltaic [9]. Each method differs in complexity, the number of sensors used the cost and

effectiveness [20].

OFET based on Organic semiconductors (OSC) and operates via a reversible second

electric field application [3]. Both side of the electric field is an electric field which occurs

between S/D vertical and between G with organic semiconductors. G electric field induces a

charge carrier layer at the interface of the dielectric and the dielectric of the OSC, called "channel"

Two basic parameters of the device is the channel length L is the distance between the contact

electrodes S and D and W represents the channel width wide organic layer. The difference

between the two configurations lies in the position of the metal source and drain electrodes. The

position of the metal source and drain electrodes over the organic materials for OFET top contact,

whereas of the organic material is bottom contact OFET.

The working principle OFET as follows: VG application, resulting in an electric field

generated by the accumulation of charge carriers at the interface between G dielectric and the

organic material to form channel. The number of free charge carriers VG dependent channel

regions that are applied and can be varied. Therefore, the number of charge carriers between the

semiconductor and the G dielectric will increase when VG is increased. At the time of the voltage

applied to the D electrode, current will flow through channel between S and D. Thus it can be said

that the magnitude of the current can be controlled by VG is applied, while D voltage is required to

control the charge carriers from S to D. FinFET and cell-based JLT 6T-SRAM is designed to set

up a back MOSFET and Junctionless conventional FinFET transistor [6].

Although research in the field of OFET very spacious [1, 18, 27] but there are still many

factors challenge that should be concerned, among other things: the selection of organic molecules

60

accordingly, improve the mobility of the charge carriers, the threshold voltage and the comparison

on/off. The main factor is composed of 2 OFET interfaces to function properly, the interface of

organic semiconductor/dielectric G and electrodes (S/D). The most important factor is the first

factor because it can represent the accumulation of charge in the channel region is active when a

voltage is applied to G. Carrier cargo transported through the active channel from S to D

electrodes when a voltage is applied to the S-D voltage. The interface organic is especially

important during the injection of charge carriers into the organic layer occurs of electrodes S and

D. Therefore, for the good performance of OFET many parameters must be considered, such as

the number of traps due to unwanted contamination, defects structure, result of an organic thin

film deposition, contact resistance, formation of metal electrodes S and D leads to charge carrier

injection in the molecule, degradation of molecules in the air.

2.2. OFET CuPc configuration

Manufacture OFET based thin film CuPc done by making contact bottom structure such as

(Figure 1). The stages of the manufacturing process, as follows: first washing, the substrate SiO2

with ethanol in the ultrasonic cleaner. For the fabrication of OFET with bottom contact structure is

performed as follows: after washing the substrate SiO2 to clean, then carried the electrode

deposition S/D on a layer of SiO2 using a pure gold material with lithography method.

Furthermore, CuPc deposed thin film.

Figure 1. OFET CuPc configuration scheme

Thin film growth technique as follows: cutting the substrate size 6.15 mm2 and distance

between source to drain (L) is 100 μm, and then the substrate was washed using ultrasonic cleaner

Parmer core models. CuPc material with a mass of 200 mg inserted into the bell-jar.

Furthermore, the substrate that has been cleaned is mounted on the right holder on top of the boot

which already contains CuPc. Then vacuuming VE until the pressure drops to 8.10-4

Pa (about 4

hours). The evaporation process is done by providing a steady current of 45 A and wait until the

time limit specified .

2.3. OFET fabrication lithography process

Mechanical lithography include: coating photoresist using a spinner, next process

preheating (prebake) aim to increase the adhesion between the resist to the layer below, the

alignment and irradiation using a mask aligner, then the developer to generate a pattern on a resist

and the lithography latter is heating end (post bake) which aims to strengthen resist. After

lithography then the next step is etching. The purpose of etching to open the layer in places that

are not covered by the resist. Resist that there should be discarded as useless and would

contaminate the next process using a resist stripper.

Characterization of I-V metal contact showing the relationship between the current

through the electronic device and voltage applied to terminal. Characteristics device are very

important to determine the basic parameters of the devices and modeling the behavior in an

electric circuit. Besides, the I-V characteristics of the active component are connected between the

two electrodes utilized to estimate the material properties, such as conductivity and mobility.

OFET based on OSC and operates through two reversible electric field application [12].

61

Gate field induces a charge carrier layer on the dielectric and the OSC dielectric interface,

which is called a channel. The amount of channel capacitance depends on the dielectric and the G

field. Mobility in the OSC describe continuous transfer electrons to the material and collect in the

channel induced by the electric field D. I-V characterization of OFET CuPc is as follows.

Electrodes from S connected to a grounded, while the G and D each connected with a bias retreat.

To determine the output characteristic graph of OFET, the need for robust measurement ID from S

to D by varying voltage at VD for each value of VG.

3. Results and Analysis

3.1. OFET Fabrication Process

Lithography process (Figure 2) OFET fabrications based thin film of CuPc on a SiO2

substrate to form an electrode S, D and G are seen from above.

Figure 2. OFET CuPc fabrication process: (a) Electrodes S and D has not been patterned, and the

deposition of Au. (b) The electrodes S and D has not been done patterned and cutting each

sample. (c) Electrodes S and D already patterned. (d) Electrodes S, D and G already patterned.

3.2. Characteristics OFET

Characterization of I-V semiconductor contacts indicates the relationship between the

current through the electronic device and voltage at terminals. Characteristics to determine the

basic parameters of the device and modeling the behavior of the circuit [19]. Besides, I-V

characteristics of active component connect two electrodes for predicting the properties of

conductivity and mobility. OFET characterization the results can be seen in Figure 3. The voltage

VGS is varied, ie: -3 V; -1.5 V; 0 V; 1.5 V. 3V.

Figure 3. Characteristics OFET with channel length of 100 μm

OFET characteristic curve (Figure 3) shows that the increase in the voltage VDS causes,

current ID will also be increased up to the saturation point of the transistor, as described in Ohm's

law. If VDS increased, depletion region continues to rise so that eventually occurs in conditions of

a cut-off voltage. While voltage VD which led to a cut-off and called cut-off failure despite an

increase in value of VDS is increased. OFET drain current ID at time a drain current and maximum

is achieved when VGS=0 V and VDS >│VP│. At cut-off area, ID has a fixed value though and VDS

62

increases, so OFET can no longer respond. OFET as gas sensors will detect gas only in the active

region, where change in drain current (ID) will change the VD.

On the characteristics of OFET with a channel length of 100 μm having an active region

VDS is 1.2 V to 9.2 V and current IDS 1.10-10

A until 1.28. 10-9

A. While the OFET saturation

region is at a VD voltage is greater than 9.2 V, and this is an area cut off. In Figure 3 current IDS

plotted as a function of VDS for a variety of different VGS voltage applied to electrodes, which

serves as a gateway. Saturation region and linear evident with increasing voltage VDS. At time of

low-voltage VDS, the current IDS follow Ohm's law and is proportional to voltage VDS. Therefore

VDS increases, voltage that is measured relative to source. This can be done during the change

voltage channels from 0 to VDS. Thus the voltage between the gate and points along the channel

decreases from VGS at the source VDS -VGS at the end of the drain. Characteristic curve (IDS-VDS)

are not continuous as a straight line, but a curved line (non-linear), in this state is known as the

pinch-off of the conductive channel transistor. Therefore it can be said that the observation of the

situation is due to the saturation of IDS pinch-off of channel [14].

Figure 3 shows that drain current is effectively influenced by VGS. Drain current (IDS)

OFET increased by a negative VGS. These data indicate that the field effect device with the

operation of the p-type accumulation mode. The characteristics of a transistor are their linear

region and saturation of the curve VDS to IDS. Based on Figure 3, the results did not reveal any

current in a saturation state. This can be caused by the threshold voltage (VT) OFET is too large or

has not reached D and VGS that will make the conduction path between D and S depleted. While

the tendency linear region that is almost similar to the current characteristics of the diodes. This

can be caused by a considerable difference between the work function of D and S electrode work

function CuPc. Work function difference is large enough lead electrode and CuPc non-ohmic

contact form or forming the junction between the electrode and CuPc.

4. Conclusion

Has successfully made the fabrication of OFET on a SiO2 substrate with a length of 100

μm using lithography techniques and thin film deposition. The test results show characterization

of I-V drain-source current (IDS) obtained is influenced by changes in gate voltage (VGS). The

greater VGS is given it will increase IDS. OFET characterization results indicate that the active

region for channel length of 100 μm, is 1.10-10

- 1.28. 10-9

A. While OFET saturation region is at

a voltage VD is greater than 9.2 V, and this is an area cut off.

References

[1] Brinkmann, H., Kelting,C., Makarov, S. , Tsaryova, O., Schnurpfeil,G., Wöhrle, D., and

Schlettwein, D. , 2008, Phys. stat. sol. (a) 205 (3), 2008, 409.

[2] Buso, D., Post, Michael, Cantalini, C., Mulvaney, P., Martucci, A.,2008, Gold

Nanoparticle-Doped TiO2 Semiconductor Thin Films: Gas Sensing Properties.

Advanced Functional Materials, (2008) 18, 23.

[3] Byung Jun Jung, Noah J. Tremblay, Ming-Ling Yeh and Howard E. Katz, 2011, Mo-lecular

Design and Synthetic Approaches to Electron Transporting Organic Tran-sistor

Semiconductors, Chem. Mater. 2011, 23, 568-582.

[4] Checcolia, P., Contea, G., Salvatoria, S., Paolesseb, R., Bolognesic, A., M. Berliocchic,

Brunettic, F., D’Amicoc,A.,Di Carloc, A. and Lugli, P., 2003,Synthetic Metals 138,2003, 261.

[5] Chung, D. S., Lee, D. H., Park, J. W., Jang, J., Nam,S., Kim, Y.H., Kwon, S.K and Park,

C.E.,Organic Electronics, 10, 2009, 1041.

63

[6] Chitra, P., Ravi, S., Ramakrishnan, V.N., 2016, A Soft Error Study on Tri-gate Based FinFET

and Junctionless-FinFET 6T SRAM Cell - A Comparison, TELKOMNIKA, Vol.14, No.4,

December 2016, pp. 1299-1306 , 45, 11.

[7] Dudhea, R.S., Sinhac, J., Kumarb, A., and Rao, V.R., 2010, Sensors and Actuators B148,

2010, 158.

[8] Esram T, PL Chapman.2007. Comparison of photovoltaic array maximum power point

tracking techniques. IEEE TRANSACTIONS ON ENERGY CONVERSION EC. 2007;

22(2):439.

[9] Henning Rost, Jürgen Ficker, Juan Sanchez Alonso, Luc Leenders, Iain McCulloch, 2004,

Air-stable all-polymer field-effect transistors with organic electrodes, Synthetic Metals

145, 83–85.

[10] Horowitz, G. , 1998, Organic Field-Effect Transistors. Advanced Materials , 10: 365-377.

[11] Horowitz, G., 2000, Physics of organic field-efect transistors. 2000, Semiconducting

Polymers, pages 463-514.

[12] Jung BJ, Tremblay NJ, Yeh ML & Katz HE, 2011, Molecular Design and Synthetic

Approaches to Electron-Transporting Organic Transistor Semiconductors, Chem Mater 23:

568–582.

[13] Korodi, I.G., Lehmann, D. , Tippo, T., Hietschold,M.and Zahn, D.R.T. : Phys. Status Solidi

C 7 (2), 2010, 456.

[14] Lale Meyanc Ozer, Metin Ozer, Ahmet Altindal , Ali Riza Ozkaya, Bekir Salih and

Ozer Bekaroglu, 2013, Synthesis, characterization, OFET and electrochemical pro-perties of

novel dimeric metallophthalocyanines, Dalton Trans., 2013, 42, 6633

[15] Lehmann, D. and Zahn, D. R.T., 2009, Appl Phys A 95, 2009, 203.

[16] Leznoff, C.C. and Lever, A.B.P.,1989. Phthalocyanines, Properties and Applications 1-3

VCH.

[17] Maggioni, G., Carturan, S., Tonezzer, M., Quaranta, A. and Della Mea, G., 2008, Plasma-

deposited copper phthalocyanine: A single gas-sensing material with mul-tiple responses,

Sensors and Actuators B 131, 496-503.

[18 ] Michelfeit,M., Schmidt, G., Geurts, J. and Molenkamp, L.W., 2008, Phys. stat. sol. (a) 205,

No.3, 2008, 656.

[19] Müller K, Henkel K, Paloumpa I & Schmeiβer D., 2007, Organic field effect transistors

with ferroelectric hysteresis, Thin Solid Films 515 : 7683–7687.

[20] Rozana Alik, Awang Jusoh, Tole Sutikno, 2015, A Review on Perturb and Observe

Maximum Power Point Tracking in Photovoltaic System, TELKOMNIKA, Vol.13,

No.3, September 2015, pp. 745-751.

[21] Rep, D.B.A., Morpurgo, A.F., Sloof, W.G. and Klapwijk, T. M. J., 2003, Appl. Phys.

Lett. 93, 2003, 2082.

[22] Salleo, A, Chabinyc, M..L, Yang, M..S, Street, R.A., 2002, "Polymer thin-film transistors

with chemically modified dielectric interfaces". Applied Physics Letters (IEEE) 81 (23):

4383-4385.

[23] Sujarwata, Fianti, M.I. Amal, J.Y. Jung, S.H. Lee, K.H. Kim, Critical Condition in

uInAlSe2 Solar Cell Absorbers, TELKOMNIKA, Vol.14, No.3, September 2016, pp. 867-

872.

[24] Triyana, K., Yasuda,T., Fujita, K. and Tsutsui, T., 2004, Effects of Different Materials Used

for Internal Floating Electrode on the Photovoltaic Properties of TandemType Organic Solar

Cell,Jpn. J. Appl. Phys. 43, 2352.

[25] Warner, Marc; et al, 2013), New Material for Quantum Computing Discovered Out of the

Blue, Nature, Retrieved November 3, 2013

64

[26] Wang Qi*, Wu Jie, Baohua-Lang, 2016, Design of Single-Stage Flyback PFC Converter for

LED Driver, TELKOMNIKA, Vol.14, No.4, December 2016, pp. 1263-1268.

[27] Witte, G. and Wöll, Ch., 2008, Phys. stat. sol. (a) 205, No. 3, 2008, 497.

[28] Zhou, R., Josse, F. , Göpel, W., öztürk‡, Z.Z. dan ö.Bekaroglu§,1996, Phthalocyanine as

sensitiv material for chemical sensors, Applied Organometallic Chemistry, Vol.10,557- 577.

[29] Dimitrakopoulos, C.D. and Mascaro,D.J., 2001, Organic thin-film transistors, A review of

recent advances, IBM J. Res. & Dev., 45, 11.

[30] Hua Bai and Gaoquan Shi, 2007, Gas Sensors Based on Conducting Polymers, Sensors 2007,

7, 267-307.

[31] Pereira, M.C., Martins,M.J., Bonnaud,O., 2009, Thin Film Transistors Gas Sensors:

Materials, Manufacturing Technologies and Test Results. Electronic and Electric

engineering, No. 1(89), ISSN 1392-1215.

65

Lampiran 5.

Hasil Penelitian Produk Terapan berupa FET ((Field Effect Transistor) untuk aplikasi

sensor gas beracun, yaitu : CO, CO2, NH3, NO, NO2



KUALITAS UDARA

.

Hasil pembuatan FET dipasang pada PCB

PEMBUATAN SENSOR BERBASIS FILM TIPIS UNTUK …lib.unnes.ac.id/29396/1/131862202_-_07.pdf ·...

Documents

Transcript of PEMBUATAN SENSOR BERBASIS FILM TIPIS UNTUK …lib.unnes.ac.id/29396/1/131862202_-_07.pdf ·...