PENUMBUHAN LAPISAN TIPIS SILIKON AMORF fileTUGAS AKHIR - SF 141501 PENUMBUHAN LAPISAN TIPIS SILIKON...

Click here to load reader

  • date post

    23-Apr-2019
  • Category

    Documents

  • view

    239
  • download

    8

Embed Size (px)

Transcript of PENUMBUHAN LAPISAN TIPIS SILIKON AMORF fileTUGAS AKHIR - SF 141501 PENUMBUHAN LAPISAN TIPIS SILIKON...

TUGAS AKHIR SF141501

PENUMBUHAN LAPISAN TIPIS SILIKON AMORF TERHIDROGENASI (a-Si:H) TIPE-N DENGAN PENGENCERAN H2 MENGGUNAKAN PLASMA ENHANCED CHEMICAL VAPOR DEPOSITION (PECVD) Cahyaning Fajar Kresna Murti NRP 1113 100 049 Dosen Pembimbing I Prof. Dr. Darminto, M.Sc Dosen Pembimbing II Drs. Yoyok Cahyono, M.Si

Departemen Fisika Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Institut Teknologi Sepuluh Nopember Surabaya 2017

i

TUGAS AKHIR - SF 141501

PENUMBUHAN LAPISAN TIPIS SILIKON AMORF TERHIDROGENASI (a-Si:H) TIPE-N DENGAN PENGENCERAN H2 MENGGUNAKAN PLASMA ENHANCED CHEMICAL VAPOR DEPOSITION (PECVD) Cahyaning Fajar Kresna Murti NRP 1113 100 049 Dosen Pembimbing I Prof. Dr. Darminto, M.Sc Dosen Pembimbing II Drs. Yoyok Cahyono, M.Si Departemen Fisika Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Institut Teknologi Sepuluh Nopember Surabaya 2017

ii

FINAL PROJECT SF 141501

GROWTH OF N-TYPE HIDROGENATED AMORPHOUS SILICON (a-Si:H) THIN FILMS WITH H2 DILUTION USING A PLASMA ENHANCED CHEMICAL VAPOR DEPOSITION (PECVD) Cahyaning Fajar Kresna Murti NRP 1113 100 049 Supervisor I Prof. Dr. Darminto, M.Sc Supervisor II Drs. Yoyok Cahyono, M.Si Physics Departement Faculty Matematics and Natural Science Sepuluh Nopember Institute of Technology Surabaya 2017

iii

iv

PENUMBUHAN LAPISAN TIPIS SILIKON AMORF

TERHIDROGENASI (a-Si:H) TIPE-N DENGAN

PENGENCERAN H2 MENGGUNAKAN PLASMA

ENHANCED CHEMICAL VAPOR DEPOSITION (PECVD)

Nama : Cahyaning Fajar Kresna Murti

NRP : 1113 100 049

Departemen : Fisika, FMIPA ITS

Pembimbing : 1. Prof. Dr. Darminto, M.Sc

2. Drs. Yoyok Cahyono, M.Si

Abstrak

Lapisan tipis silikon amorf terhidrogenasi (a-Si:H) tipe-n telah

dibuat di atas kaca ITO berukuran 10 x 10 cm2 pada daya 5 Watt,

tekanan chamber 530 mTorr dan suhu substrat 270C

menggunakan sistem Plasma Enhanced Chemical Vapor

Deposition (PECVD). Proses pendopingan tipe-n dilakukan

dengan mengalirkan gas fosfin (PH3) ke dalam campuran gas silan

(SiH4) dan hidrogen (H2). Variasi laju gas hidrogen digunakan

untuk mengetahui pengaruhnya terhadap tebal, lebar celah pita

energi, dan konduktivitas listrik lapisan, dimana masing-masing

dikarakterisasi menggunakan AFM, spektrometer UV-Vis, dan

metode empat titik. Sementara itu, ikatan molekuler lapisan

dikarakterisasi menggunakan FTIR. Ketebalan lapisan a-Si:H tipe-

n menurun seiring dengan meningkatnya laju gas H2 dalam

rentang 0-40 sccm. Bermacam-macam laju gas H2 juga berimbas

pada perubahan celah pita energi dan konduktivitas listrik lapisan

a-Si:H tipe-n.

Kata kunci: a-Si:H tipe-n, Energi Gap, Tebal, Konduktivitas

Listrik, PECVD.

v

GROWTH OF N-TYPE HYDROGENATED AMORPHOUS

SILICON (a-Si:H) THIN FILMS WITH H2 DILUTION

USING A PLASMA ENHANCED CHEMICAL VAPOR

DEPOSITION (PECVD)

Author : Cahyaning Fajar Kresna Murti

Student Identity : 1113100 049

Department : Physics, Faculty of Mathematics

and Sciences -ITS

Supervisor : 1. Prof. Dr. Darminto, M.Sc

2. Drs. Yoyok Cahyono, M.Si

Abstract

Thin layers of n-type hydrogenated amorphous silicon (a-Si:H)

has been made on ITO glass measuring 10 x 10 cm2 applying power

of 5 watt, chamber pressure of 530 mTorr and a substrate with

temperature of 270oC using a system of Plasma Enhanced

Chemical Vapor Deposition (PECVD). N-type doping process was

carried out by flowing phosphine (PH3) gas into the mixture of

silane (SiH4) and hydrogen (H2) gases. The various rate of

hydrogen gas was used to determine its effect on the thickness,

bandgap, and electrical conductivity of the films, which were

characterized respectively using AFM, UV-Vis spectrometer, and

a four-point probe method. Meanwhile, molecular bonding in the

film was characterized using FTIR. The thickness of n-type a-Si:H

film decreases with the increasing rate of H2 in the range of 0-40

sccm. The varying rate of H2 has also induced the change in

bandgap and electrical conductivity of the films.

Keywords: a-Si:H n-type, Bandgap, Electrical Conductivity,

PECVD, Thickness.

vi

KATA PENGANTAR

Puji syukur penulis panjatkan kehadirat Allah SWT atas

limpahan rahmat dan hidayah-Nya, sehingga penulis dapat

menyelesaikan Laporan Tugas Akhir sebagai syarat wajib untuk

memperoleh gelar Sarjana Sains (S.Si) di Departemen Fisika

FMIPA ITS dengan judul:

Penumbuhan Lapisan Tipis Silikon Amorf Terhidrogenasi

(a-Si:H) Tipe-N dengan Pengenceran H2 Menggunakan

Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition (PECVD)

Penulis menyadari dengan terselesaikannya penyusunan

tugas akhir ini tidak terlepas dari bantuan dan dukungan dari

berbagai pihak, maka pada kesempatan ini penulis mengucapkan

terima kasih kepada:

1. Prof. Dr. Darminto, M.Sc, selaku dosen pembimbing

Tugas Akhir sekaligus dosen wali yang senantiasa

memberikan bimbingan, wawasan, pemantauan, dan

motivasi sehingga penulis dapat menyelesaikan Tugas

Akhir ini dengan baik.

2. Drs. Yoyok Cahyono, M.Si, selaku dosen pembimbing

Tugas Akhir yang senantiasa memberikan bimbingan,

wawasan, pemantauan, dan motivasi sehingga penulis

dapat menyelesaikan Tugas Akhir ini dengan baik.

3. Dr. Yono Hadi Pramono, M. Eng dan Dr. rer. nat Eko

Minarto selaku Ketua Jurusan dan Sekretaris Departemen

Fisika FMIPA ITS.

4. Prof. Dr. rer. nat Agus Rubiyanto, M. Eng., Sc dan Dr.

Malik Anjelh Baqiya, M.Si, selaku dosen penguji Tugas

Akhir yang telah memberikan saran, kritik serta

vii

masukkanya sehingga banyak menambah wawasan dan

meningkatkan kualitas tulisan ini.

5. Dikti yang telah memberikan Beasiswa Bidik Misi

kepada penulis selama studi di Fisika FMIPA ITS.

6. Kedua orang tua tercinta, Sabda Yuda Kusuma Dewa dan

Sunarti yang senantiasa memberikan doa serta dukungan

moral dan spiritual terhadap keberhasilan penulis

menyelesaikan Tugas Akhir ini.

7. Adik-adik tercinta, Betty Pranata Sari yang selalu

memberikan semangat dan juga motivasi dalam

keberhasilan penulis menyelesaikan Tugas Akhir ini.

8. Keluarga besar yang tidak bisa disebutkan satu-satu

namanya yang senantiasa memberikan doa, dukungan

dan motivasi.

9. Bapak Akhida, S.T., selaku operator Lab. Sel Surya di

Laboratorium Energi ITS yang telah banyak meluangkan

waktu dan memberikan bantuan selama pengerjaan

sampel.

10. Tim penelitian Sel Surya dan teman-teman satu dosen

pembimbing : Ayunis S, Yuli S, Shelly P. S, Mas Soni P,

Mas Nino dan Mas Sholih yang turut menemani dalam

suka duka menyelesaikan penelitian ini dan juga

memberikan bantuan dalam proses penelitian dan juga

analisa data.

11. Bapak Fredi selaku dosen Kimia dan Mbak Kartika yang

telah membantu dalam karakterisasi UV-Vis.

12. Seluruh Staf Pengajar di Jurusan Fisika ITS.

13. Segenap teman-teman Fisika 2013 yang senantiasa

memberikan waktu luang dikala stress melanda dan

senantiasa memberikan dukungan dalam proses

viii

pengerjaan Tugas Akhir ini, serta senantiasa membantu

dalam proses belajar di ITS ini.

14. Teman-teman Ristek, Asrofi, Ira, Vinda, Tito, dkk yang

telah banyak memberikan pengalaman selama ini.

15. Teman-teman Asisten yang selalu memberikan motivasi

dan dukungan dalam menyelesaikan penelitian ini.

16. Mas Aloysius Niko, Mas Rizki Alfirdaus, Mbak Regina

Gaby yang telah membantu dalam dalam penulisan

laporan Tugas Akhir.

17. Nanda Rico Famas Putra yang selalu setia, mendoakan

dan memberikan motivasi serta dukungan hingga saat

kelulusanku.

18. Semua pihak yang telah membantu dalam penyelesaian

tugas akhir ini yang tidak dapat penulis sebutkan satu

persatu.

Penulis menyadari atas keterbatasan ilmu pengetahuan dan

kemampuan yang dimiliki, oleh karena itu penulis akan

menerima kritik dan saran yang bersifat membangun demi

kesempurnaan penulisan Tugas Akhir ini. Semoga Tugas Akhir

ini bermanfaat bagi perkembangan ilmu pengetahuan serta

memberikan inspirasi bagi pembaca untuk perkembangan lebih

lanjut.

Surabaya, Januari 2017

Penulis

ix

Halaman ini sengaja dikosongkan

x

DAFTAR ISI

HALAMAN JUDUL ............................................................. i

HALAMAN PENGESAHAN ............................................... iii

ABSTRAK ............................................................................. iv

ABSTRACT ........................................................................... v

KATA PENGANTAR ........................................................... vi

DAFTAR ISI.......................................................................... x

DAFTAR GAMBAR ............................................................. xii

DAFTAR TABEL .