Tjipto S 62-69.pdf

8
Edisi khusus. .fuli 2006 ISSN 14/1-1349 PEMANFAATAN IMPLANTOR ION 150 keV/2mA UNTUK SURFACE TREATMENT Tjipto Sujitno PTAPB-BATAN ABSTRAK PEMANFAATAN IMPLANTOR ION 150 keVl2mA UNTUK SURFACE TREATMENT. Implan/or ion merupakan saW diantara jenis akselerator ion yang khusus didisain untuk mengimplantasikan/ menginjeksikan ion-ion dari suatu atom atau molekul kedalam permukaan suaW material atau komponen target. Hingga kini implantor ion secara mantap telah banyak dimanfaatkan untuk fabrikasi komponen utama perangkat elektronik maupun mikroelektronik. Dalam perkembangannya. ternyata pemanfaatan implantor ion tidak hanya terbatas pada bidang elektronik tetapi telah pula dimanfaatkan untuk riset dalam bidang lapisan tipis (thin film) untuk modifikasi sifat-sifat optis. kimia. maupun mekanik permukaan material/komponen. Bahkan kecenderungan saat ini. implantor ion mulai banyak dimanfaatkan untuk riset dalam bidang nanoteknologi. Dalam makalah ini disajikan prinsip dasar dari implantor ion dan beberapa aplikasinya untuk modifikasi sitat-sifat permukaan bahan di I'usat Teknologi Akselerator dan Proses Bahan (PTAPB). Badan Tenaga Nuk/ir Nasional (BATAN) ABSTRACT UTILIZATION OF 150 keVl2mA ION IMPLANTOR FOR SURFACE TREATMENT. Ion implantor is one of ion accelerator type which is especially designed for implantation or injection of ions of atoms or molecules into the surface of target materialslcomponents. Untill now. ion implantor has been widely used in fabrication of electronics or micro-electronics devices. In its development, the utilization of ion implantor not on(vfor fabrication of electronics or micro-electronics devices but also for doing research in the field of thin film for modification of optical, chemical or mechanical properties of the material sw/aces. Now, the ion implantor trends to be used as a tool in nanotechnology. In this paper, it is presented the basic principles of ion implantor and some its applicationfor surface modification at Centerfor Accelerator Technology and Materials Proceeses. National Atomic Energy Agency . . Keywords: Ion implimter, surface treatment PENDAHULUAN Imp,antor ion merupakan jenis akselerator ion yang seeara khusus didisain untuk mengim- plantasikan/menginjeksikan ion-ion dari suatu alom alau molekul' kedalam permukaan sualu material alau kornponen large\. Proses .irnplanlasi diawali dengan proses pengionan alom-atom atau molekul yang akan diinjeksikan, pemereepatan dalarn tahung akseleralor/pemereepal oleh medan listrik, pemfokusan dalam medan elektromagnet kemudian menembakkannya ke permukaan material target[1 J, Pemanfaatan implantor ion berrnula dari permintaan pasar yaitu pada waktu para ahli fisika nuklir kesulitan dalam memproduksi target tritium yang berbentuk gas dan berbahaya, maka saat itu (sekitar tahun 1965) yang mampu menyelesaikan masalah tersebut adalah teknologi implantasi ion[2l. Untuk memproduksi target tritium yang berujud padatan maka Iritium tersebut diionkan kem.udian ditemhakkan dan disimpan dalam tantalum yang herhentuk padatan. Dengan diperolehnya tritium I'rosedin}!.I'ertemuan don I'resentasi I/miah Teknologi Akselerator dan Aplikasinya I\disi khusus . .fuli 2006 : 62 - 69 dalam bentuk padat maka para ahli fisika nuklir dengan mudah memproduksi neulron cepal dengan eara menembakkan ion deuterium ke permukaan target tritium melalui reaksi nuklir (D,T). Implantor ion yang seeara khusus digunakan untuk mempro- duksi neutron hiasa dinamakan Generator Neulronl.1l. Dalam perkcmbangannya. ternyata peman- faatan implantor ion tidak hanya terbatas pad a bidang elektronik tetapi telah pula dirnant'aatkan untuk riset dalam bidang lapisan tipis (thin film) untuk modifikasi si fat-si fat optis. kimia. maupun mekanik perrnukaan materiallkomponenI4.71. Bahkan keeenderungan saat ini, implantor ion mulai ban yak dimanfaatkan untuk riset dalam bidang nano- teknologi. Penelitian aplikasi implantor ion untuk rekayasa bahan untuk perlakuan permukaan material logam dimulai awal tahun 1970-an. Penelitian tersebut difokuskan pada peningkatan sit'at-sifat mekanik permukaan logam maupun sit'at kimia (korosi maupun ketahanan oksidasi) suatu 62

Transcript of Tjipto S 62-69.pdf

Page 1: Tjipto S 62-69.pdf

Edisi khusus. .fuli 2006 ISSN 14/1-1349

PEMANFAATAN IMPLANTOR ION 150 keV/2mA UNTUKSURFACE TREATMENT

Tjipto SujitnoPTAPB-BATAN

ABSTRAK

PEMANFAATAN IMPLANTOR ION 150 keVl2mA UNTUK SURFACE TREATMENT. Implan/or ionmerupakan saW diantara jenis akselerator ion yang khusus didisain untuk mengimplantasikan/menginjeksikan ion-ion dari suatu atom atau molekul kedalam permukaan suaW material atau komponentarget. Hingga kini implantor ion secara mantap telah banyak dimanfaatkan untuk fabrikasi komponenutama perangkat elektronik maupun mikroelektronik. Dalam perkembangannya. ternyata pemanfaatanimplantor ion tidak hanya terbatas pada bidang elektronik tetapi telah pula dimanfaatkan untuk riset dalambidang lapisan tipis (thin film) untuk modifikasi sifat-sifat optis. kimia. maupun mekanik permukaanmaterial/komponen. Bahkan kecenderungan saat ini. implantor ion mulai banyak dimanfaatkan untuk risetdalam bidang nanoteknologi. Dalam makalah ini disajikan prinsip dasar dari implantor ion dan beberapaaplikasinya untuk modifikasi sitat-sifat permukaan bahan di I'usat Teknologi Akselerator dan Proses Bahan(PTAPB). Badan Tenaga Nuk/ir Nasional (BATAN)

ABSTRACT

UTILIZATION OF 150 keVl2mA ION IMPLANTOR FOR SURFACE TREATMENT. Ion implantor isone of ion accelerator type which is especially designed for implantation or injection of ions of atoms ormolecules into the surface of target materialslcomponents. Untill now. ion implantor has been widely used infabrication of electronics or micro-electronics devices. In its development, the utilization of ion implantornot on(vfor fabrication of electronics or micro-electronics devices but also for doing research in thefield ofthin film for modification of optical, chemical or mechanical properties of the material sw/aces. Now, theion implantor trends to be used as a tool in nanotechnology. In this paper, it is presented the basic principlesof ion implantor and some its applicationfor surface modification at Centerfor Accelerator Technology andMaterials Proceeses. National Atomic Energy Agency ..Keywords: Ion implimter, surface treatment

PENDAHULUAN

Imp,antorion merupakan jenis akselerator ionyang seeara khusus didisain untuk mengim­plantasikan/menginjeksikan ion-ion dari suatu

alom alau molekul' kedalam permukaan sualumaterial alau kornponen large\. Proses .irnplanlasidiawali dengan proses pengionan alom-atom ataumolekul yang akan diinjeksikan, pemereepatandalarn tahung akseleralor/pemereepal oleh medanlistrik, pemfokusan dalam medan elektromagnetkemudian menembakkannya ke permukaan materialtarget[1 J,

Pemanfaatan implantor ion berrnula daripermintaan pasar yaitu pada waktu para ahli fisikanuklir kesulitan dalam memproduksi target tritiumyang berbentuk gas dan berbahaya, maka saat itu(sekitar tahun 1965) yang mampu menyelesaikanmasalah tersebut adalah teknologi implantasi ion[2l.Untuk memproduksi target tritium yang berujudpadatan maka Iritium tersebut diionkan kem.udianditemhakkan dan disimpan dalam tantalum yangherhentuk padatan. Dengan diperolehnya tritium

I'rosedin}!.I'ertemuan don I'resentasi I/miah TeknologiAkselerator dan Aplikasinya

I\disi khusus. .fuli 2006 : 62 - 69

dalam bentuk padat maka para ahli fisika nuklirdengan mudah memproduksi neulron cepal denganeara menembakkan ion deuterium ke permukaantarget tritium melalui reaksi nuklir (D,T). Implantorion yang seeara khusus digunakan untuk mempro­duksi neutron hiasa dinamakan GeneratorNeulronl.1l.

Dalam perkcmbangannya. ternyata peman­faatan implantor ion tidak hanya terbatas padabidang elektronik tetapi telah pula dirnant'aatkanuntuk riset dalam bidang lapisan tipis (thin film)untuk modifikasi si fat-si fat optis. kimia. maupunmekanik perrnukaan materiallkomponenI4.71. Bahkankeeenderungan saat ini, implantor ion mulai banyakdimanfaatkan untuk riset dalam bidang nano­teknologi.

Penelitian aplikasi implantor ion untukrekayasa bahan untuk perlakuan permukaan materiallogam dimulai awal tahun 1970-an. Penelitiantersebut difokuskan pada peningkatan sit'at-sifatmekanik permukaan logam maupun sit'at kimia(korosi maupun ketahanan oksidasi) suatu

62

Page 2: Tjipto S 62-69.pdf

Edisi khusus, Juli 2006

permukaan komponen. Perbaikan sifat-sifatmekanik tersebut diantaranya adalah sifat kekerasan.ketahanan aus, gesek, maupun ketahanan lelah suatukomponen mesin dan ternyata hasilnya juga sangatmenggcmbirakan. Maka sejak itu akselerator ionbanyak digunakan tidak hanya dalam bidangindustri pembuatan komponen elektronik tetapi jugadalam bidang rekayasa permukaan bahan untukmaterial non elektronik[8.QI..

Tujuan utama dari aplikasi akselerator ionuntuk rekayasa bahan adalah untuk meningkatkanunjuk ke~ia dari suatu bahan/komponen yang telahada dengan cara menambahkan unsur dengankomposisi dan kedalaman/ketebalan tertentu sehing­ga terbentuk paduan mikro.

Dalam makalah ini disajikan prinsip dasardari implantor ion dan beberapa aplikasinya untukmodifikasi sitat-sifat permukaan bahan logam diPusat Teknologi Akselerator dan Proses Bahan(PTAPB), Badan Tenaga Nuklir Nasional(BATAN).

DASAR-DASAR APLIKASI AKSELE­RATOR ION (IMPLANTOR ION)

Aplikasi akselerator ion (implantor ion)didasarkan pada efek yang tejadi ketika berkaspartikel berinteraksi dengan material sasaran. efekterse but dapat dipandang secara makro maupunsecara mikro.

Secara makro efck interaksi berkas partikeldengan material sasaran adalah penyerapan berkassecara totalltertahannya oleh material sasaran danpenembusan material sasaran oleh berkas partikel.Secara mikro. efek interaksi yang terjadi bisa di­sebabkan sebagai akibat dari interaksi berkas parti­kel dcngan elektron dan atau inti atom sasaran.Interaksi berkas partikel dengan elektron atomsasaran dapat mengakibatkan peristiwa eksitasimaupun ionisasi atom/molekul sasaran. Sedangkanpada intcraksi berkas partikel dengan inti atomsasaran peristiwa yang mungkin tc~iadi adalahhamburan clastik, hamburan inelastik maupun reaksinukl ir.

Pada peristiwa eksitasi, clcktron ataumolekul material sasaran akan terlempar dari orbitawal ke orbit yang energinya lebih tinggi. Atomatau molekul yang tereksitasi ini dapat melcpaskansebagian atau seluruh energi yang diserap dengancara memancarkan foton (photon emmision).Peristiwa tersebut dikenal dengan nama PIXE(Particle Induced X-rays Emission). Dadkarakteristik sinar-X yang dipancarkan dapatdiketahui jenis atom atau unsur yang tereksitasi,sehingga metode PIXE banyak digunakan sebagaimetode analisa unsur yang sangat efektif dan cepa!.PEMANf,IATAN IMPLANTOR ION /50 keV/2mA UNTUKSURFACE TREATMENT

7}iplo Sly'il110

15:'iN 14/1-/349

Pada peristiwa ionisasi elektron dari atomatau molekul terlepas dan peristiwa terlepasnyaelcktron atau molekul tcrsebut dapat di ikuti olehperistiwa rekombinasi, pemulihan kembali atomatau molckul ke keadaan semula (moleculu/'

rearrangement) atau dapat pula diikuti peristiwakimia sehingga terbentuk molekul baru. misalnyauntuk proses polimerisasi. Proses tcrsebut dapatdimanfaatkan misalnya untuk mendapatkan varietastanaman baru atau untuk proses pengawetanmakanan.

Pada interaksi berkas partikel dengan intiatom, peristiwa yang mungkin terjadi adalahhamburan clastik. hamburan inelastik maupun reaksinuklir. Hamburan elastik te~iadi bila berkas partikeloleh inti atom dihamburkan selama proses danberkas partikel maupun inti atom tidak mengalamicksitasi internal. Fenomena ini ban yak digunakanlIntuk penyclidikan karakteristik dan kontaminasipermukaan material ("Investigation of MaterialSurfaces ''), penyelidikan kedalaman, profil ion-ionyang terimplantasi kedalam suatu material maupununtuk mengetahui stoichiometric suatu .senyawa.Teknik ini dikenal dengan teknik RBS ("RutherfordBackscattering") yang merupakan kejadian khllsusdari peristiwa hamburan elastik dengan suduthamburan 180°. Pada hamburan inelastik inti atom

sasaran akan mengalami eksitasi, peristiwa eksitasiinti tersebut diikuti peristiwa langsung deeksitasisambilmemancarkan sinar -y ("Gamma 1:'mi.l'.I'iol1").Peristiwa tersebut dikenal dengan teknik I'IGE("Particle Induced Gamma Emission .'). Metode inibanyak digunakan sebagai alat analisa lInslir yangsangat ampuh dan dapat dikomplementasikandengan tcknik fIXE. Pada reaksi nuklir, tumbukanberkas partikel dengan inti atom target menghasil­kan inti atom baru. Peristiwa ini digunakan sebagaisalah satu cara untuk memproduksi radioisotopyang banyak digunakan dalam bidang medis. Hilajenis ion yang digunakan adalah deuterium dantargetnya tritium (D,T) maka selama reaksi akandihasilkan Neutron 14,5 McV. Ncutron tcrsebutdapat dimanfaatkan untuk analis unsur dandinamakan APNC (Analisa Pengaktipan NeutronCepat) atau sering pula dinamakan FNAA (FastNeutron Activation Analy~·is). Teknik ini sangatteliti (batas limit deteksinya hingga dalam orde 10'

9% atom dan dapat dimanfaatkan untuk analisaun sur dari yang ringan hingga berat.

IMPLANT ASI ION

Jmplantasi ion adalah suatu proses penam­bahan unsur asing (dopan) kedalam permukaanmaterial sasaran dengan cara pengionan atom asingterse but, pemercepatan dalam tabung akseleratorl

63

Page 3: Tjipto S 62-69.pdf

Edisi khllslIs . .filii 2006 {SSN /411-/349

PARAMETER PROSES IMPLANT ASI

pemercepat oleh medan listrik, pemfokusan dalammedan elektromagnet kemudian menembakkannyake permukaan material target.' Adapun komponen­komponen dari mesin implantor ion meliputi sumberion, sumber daya listrik tegangan tinggi, sistimhampa, sistim pemisah berkas ion, tabung pemer­cepat, penyapu berkas dan tempat target.

Dosis Ion Yang Diimplantasikan

Dosis ion didetinisikan sebagai jumlah ionyang sampai pada permukaan target persatuan luas(ion/cm2) berkas. Besaran iniakan rnenentukanjumlah atau prosentase ion yang terimplantasi. Nilaidosis ion sebagai fungsi arus berkas ion danlamanya proses implantasi (detik). Dalamprakteknya nilai dosis ion dapat diatur melalui duacara yaitu dengan memvariasi besarnya arus ionsedangkan waktunya dibuat tetap atau lamanyaproses implantasi divariasi sedangkan arus berkasion dibuat tetap. Secara matematis dosis ion dapatdituliskan dalam bentuk persamaan ( I),

D = .3.... ion/ em2 (I)qeA

Dalam aplikasinya, untuk mendapatkan hasil

yang optimum, maka faktor-faktor yang harusdiperhatikan adalah pertama parameter proses danyang kedua diagram fasa. Parameter proses meliputienergi (E), dosis/intensitas (D) dan jenis ion yangdiimplantasikan maupun jenis material sasaran.Energi ion akan menentukan kedalaman penetrasiion terimplantasi, sedangkan dosis ion akanmenentukan jumlah atau prosentase atau konsentrasiatom yang terimplantasi dalam meterial sasaran.Besarnya dosis ion ditentukan oleh nilai arus berkas(IlA) maupun lamanya proses implantasi (detik).Pemilihan jenis ion maupun bahan target akansangat menentukan sifat-sifat akhir yang diinginkan.Sebagai eontoh untuk mengeraskan permukaankomponen yang berbasis besi (Fe) maka jenis ionyang paling tepat adalah ion nitrogen (N), karbon(C), TiN ataupun AIN. Sedangkan untukmeningkatkan ketahanan korosinya, ion yang palingtepat adalah chrom (Cr) atau aluminium (AI).Adapun diagram fasa sangat penting karena diagramrasa merupakan petunjuk jumlah % atom yang harusdiimplantasikan untuk menuju fasa tertentu.

kehilangan energi totalkehilangan energi elektronikkehilangan energi nuklirrap at massa pusat hamburandari bahan targetdaya henti elektronikdaya henti nuklir

Massa atom (amu,gram)Massa atom target (amu. gram)Nomor atom ion

Nomor atom target

Rapat massa target (glcmJ)

Energi ion datang (keY)

P

E

m;

m.•

Z;

2"

s"S.

dE/dx

(dE/dx)"(dE/dx).N

dengan.

dengan,

2/J 2/J 1/2

R=60(m,+m,)(Zi +2,) (3)i pm,m.,

Q = Charge state (+1, +2, +3 dst)

e = Muatan keunsuran elektron (1.602x H)'lqcoulomb)

Jangkau Ion (Range)

Berkas ion dengan energi awal Eo (keY),dalam pe~ialanannya memasuki target sasarankarena berinteraksi dengan elektron maupun intitarget akan kehilangan energinya dan akhirnyaberhenti pada tempat tertentu. Besarnya kehilanganenergi tersebut secara matematis dapat dituliskandalam bentuk persamaan (2),

Jarak total yang ditempuh oleh ion dalam targetdihitung pad a saat ion masuk target sampai ionberhenti di suatu lokasi dalam kisi-kisi atom targetdisebut jangkau ion. Secara matematis jangkau iondalam suatu bahan dapat ditulis dalam bentukpersamaan (3),

Energi ion (keV)

Besarnya energi ion diperoleh dari teganganpemercepat yang terpasang pada tabung pemercepat.Energi kinetik berkas ion akan menentukan ke­dalaman penembusan (penetration depth) ataujangkau ion (range) juga akan menentukan profildistribusi konsentrasi ion-ion dalam material target.Besar kecilnya energi ion ini dapat dikontrol denganmengatur besarnya tegangan tinggi pemercepat yangterpasang.

Arus berkas ion

Lamanya proses implantasi (detik)

Luasan berkas (cm2)II

dengan,{

Prosedillg Pertemllan dall Presentasi IImiah Tekn%giAhe/eratol' dall Ap/ikasinya

{,'disi khllSIIS, .filii 2006 :, 62 - 69

64

Page 4: Tjipto S 62-69.pdf

[,disi khllslIs. JlIli 2()()6 IS\'N J./1I-1349

jangkau ion terproyeksi juga tergantung pada dosis

ion (D) dan simpangan baku (crRp)' yang sccaramatematis dapat dituliskan dalam bentuk;

Untuk kepcrluan tcknis, didctinisikan suatu bcsaranjangkau ion yang scarah dcngan arah ion mula-mula(kornponen Rt yang scarah dengan arah ion mula­mula). dan besaran ini dinamakan jangkautcrproycksi (Rp). Pcrbandingan jangkau totaldcngan jangkau tcrproycksi dinyatakan dcnganpcrsamaan (Dcarnaley, et.a!.. 1973)

N(X)=. D exp[- I(x- RI,)2]~2JT(Y HI' 20" HI'

(8)

dcngan 1\=rn,/rn;BHa m,<m;, maka persamaan diatas dapat

didckati dengan persamaan berikut

II, I{ (I+A) (I-A) }-=- (5+A)--arc.cos -- -1-3AR" 4 2A I + A

(4)Sccara perhitungan, jangkauan tcrproyeksi.simpangan baku maupun bentuk lintasan berkas ionmaupun prolil distribusi ion-ion terimplantasi dapatdcngan mudah dan ccpat dihitung menggunakanprogram TRIM (TramporllnJeracJion inlo Maleri)Untuk kedalaman x = Rp maka pcrsamaan diatasmenjadi,

RI m, 1 A-=1+-= +-R, 3m, 3

(5)

D

N(x).,ah = ~27CO"HI'

(9)

Bentuk lintasan ion dopan dalarn suatu materialdapat digambarkan seperti pada GambaI' I.

Gam bar 1. Bentuk lintasan ion dopan dalamsuatu material.

Jadi pada kcdalaman x = Rp, merupakan kedalamandimana konsentrasi ion yang terimplantasimerupakan konsentrasi yang maksirnum .

• Pada kedalaman x = Rp ± crRp' makakonsentrasi ion yang terimplantasi tinggal 0,61Nmak" atau sekitar 61 %.

• Pada kedalaman x = Rp ± 2crRp' maka konscn­trasi ion yang terimplantasi tinggal 0,14 Nmak,.

atau sekitar 14 %. Pada kedalaman x = Rp ±3crRp' maka kOl1,')entrasi ion yang terimplantasitinggal 0,0 I Nmak •• atau sekitar I %.

;R="RI L.. I

I(6) APLIKASI IMPLANTOR ION UNTUK

SURFACE TREATMENT

JUllliah tumbukan dan perpindahan encrgi untliksctiap kali tumbukan adalah bersirat acak, schinggasuatu ion do pan dcngan energi awal sama akanmcmpunyai jangkau yang berbcda. Perbedaanjangkauan ini mengakibatkan adanya simpangan

baku distribusi ion terproyeksi (crRp). Besarnyasimpangan baku tersebut adalah,

1/2

3m + m, [mj] R (7)auI' = 4(m: + m,) m" I'

Distribusi Konsentrasi Ion Terimplantasi

Proses perlarnbatan ion-ion yang bergerakdalam padatan merupakan proses statistik, olehkarena itu lokasi ion-ion yang terimplantasibentuknya juga statistik dan profil distribusi ionpada kedalaman x mcmenuhi persamaan Gausian.Distribusi terse but disarnping tergantung padaPEMANFAATAN IMPLANTOR ION 150 keV/2mA UNTUKSURFACE TREATMENT

Tjip/o SlIjitno

1\plikasi irnplantor ion untuk swfacetreatment disini dimaksudkan untuk permukaanbahan logam scperti misalnya untuk peningkatankekerasan, ketahanan aus, ketahanan lelah, kctahan­

an gesek, ketahanan korosi maupun oksidasi.Karena yang ditingkatkan kualitasnya hanyapermukaannya saja maka teknik ini biasa dinarnakansurface treatment (perlakuan permukaan). Jcnisakselerator ion yang banyak digunakan dalambidang rekayasa permukaan bahan adalah jenisakselerator energi rcndah « I MeV). dan arusberkas ion dalam orde ratusan !-IA serta jenis ionyang dapat divariasi, dari atom ringan hingga be ratmaupun dari material gas hingga padatan (harusdibawa ke rasa uap dahulu). Jenis aksclerator inibiasa dinamakan Implantor Ion (Ion Implantor).yang secara khusus dirancang untukmengimplimtasikanlmemasukkan atom asing kedalarn suatu bahan (paduan). Karena kedalamanpenetrasi ion dalam orde !-1malat ini hanya cocok

65

Page 5: Tjipto S 62-69.pdf

Edisi khusus. Ju/i 2006 ISSN 14//-1349

untuk perlakuan permukaan (surface treatment).

Tabel I. Beberapa kegiatan riset dengan berbagai jenis ion, target maupun tujuan meng­gunakan implantor ion di PTAPB-BATAN, Yogyakarta.

No Jcnis Ion Jenis tamet TuiuanAcuan

INBaja AISI 13 Kekerasan, Ketahanan lelah.10

SS 3 16 L

Kekerasan, KorosiIIB~ia Karbon Medium 1045

Ketahanan lelah13.14

Material Mata BorUmur pemakaian dan L~iu pcngeboran17

Pahat HSSKetahan aus dan Umur pemakaian31.32

BaiaAISI4140

Ketahanan lelah, Kekerasan33

2

ErGlass Sifat optis 42

3

O2Si Pembuatan isolator terkubur19.25

4

Pt,Au,PdSn02, Ce02, ZnO thin filmPeningkatan uniuk keria sensor gas41.37

5

Y,CeSS 316 L, MA 956, FeCrAl,Korosi, Kekerasan, Ketahanan16,

B~ja Karbon

oksidasi, Ketahanan lelah10,28,29,306

AICu Ketahanan lelah12

7

FeAg Sifat elektrik 18

8

MoSS 316 L Ketahanan korosi26

9

TiNB~ia Karbon Rendah AISIKetahanan korosi44

1010 10

PSi, Si amorf Sambungan P-N , Resistivitas15.21.40

II

BGe, ZnO Si amorf Sifat Elektrik Sambungan P-N20.22

12

Mg,LaFe20Cr5AI Ketahanan oksidasi39

13

Ce,MoSS 316 L Ketahanan oksidasi38

Dibanding metode konvensional pcrlakuanpermukaan mengguqakan implantor ion mempunyaibeberapa keunggulan maupun kelemahan.Keunggulannya adalah, (I) proses dapat dike~jakanpada tempcratur kamal', dengan demikian kemung­kinkan timbulnya thermal stress dapat dihindari (2)tidak ada perubahan' dimensi yang berarti darimaterial! komponen ditreatment, (3) prosesnya lebihcepat (dalam orde men it, jika dibandingkan denganyang konvensional ordenyahari), (4) tidak periuperlakuan lagi (reheat treatment). (5) kedalamanpenyisipan maupun distribusi atom dapat diken­dalikan secara akurat dengan cara mengendalikan

tegangan pemercepat (6) kemurnian atom sisipandapat dipilih secara akurat dengan menggunakanspektrometer massa yang tersedia pada mesinimplantor ion. Sedangkan kelemahannya adalahteknologinya sangat komplek dan harganya mahalldiperlukan modal awal yang cukup besar.

Beberapa kegiatan riset dengan berbagaijenis ion, target maupun tujuan denganmenggunakan implantor ion di PT APB-BA TAN,Yogyakarta dis~jikan npada Tabel I.

I'roseding Pertel1/!/an dan I'resenlasi IImiah TeknologiAksele/'Gfor dan Ap/ikasinya

Edisi khusus. Juli 2006 : 62 - 69

KESIMPULAN

Dari uraian di atas dapat diambil beberapa

kesimpulan;• Dalam memanfaatkan akselerator ion untuk

surface treatment, beberapa hal yang perludiperhatikan yaitu; parameter proses implan­

. ta.;;. pengetahuan tentang sifat-s({cll materialmaupun diagramfasa.

• Parameter proses implantasi mcliputi energi(E), dosis/intensitas (D) dan jenis ion yangdiimplantasikan maupun jenis material sasaran.Energi ion akan menentukan kcdalamanpenetrasi ion terimplantasi. sedangkan dosis ionakan menentukan jumlah/proscntasclkonsentrasi atom yang terimplantasi dalammaterial sasaran. Besarnya dosis ion ditentukanoleh nilai arus berka..~ (IlA) maupun lamanyaproses implantasi (detik).

• Pengetahuan tentang sifat-situt material khusus­nya dalam pemilihan jenis ion maupun bahantarget sangat penting, hal ini berkaitan dengansifat akhir yang diinginkan.

• Pengetahuan tentang diagram fusa dari sistematom yang diimplantasikan dengan materialtarget juga sangat diperlukan. karena diagram

66

Page 6: Tjipto S 62-69.pdf

Ed~ikhusus.Juli2006

fasa merupakan petunjuk berapa jumlah %atom atau % hemt yang harus diimplantasikanuntuk mcnuju rasa tertentu juga dari diagramfasa dapat diketahui batas kelarutan atom-atomtarget.

UCAPAN TERIMA KASIH

Ucapan terima kasih yang sebesar-besarnyakepada Sdr. Sumarmo yang telah memhantu dalampengetikan dan koreksi naskah.

DAFT AR PUST AKA

[I] DJALOEIS. Prof. Dr .• Pengembangan Tekno­logi Akselerator dan Pemanfaatannya diIndonesia, Prosiding Seminar Pertemuan danPresentasi I1miah Penelitian Dasar I1mu

Pengetahuan dan Teknologi Nuklir. PPNY­SATAN. 23-25 April 1998.

[2] DEARNALEY. O. et.al, Ion Implantalion.North Holland Publishing Company,Amsterdam. 1973.

[3] RYSSEL. H.I.. Ion Implantalion. John Willey& Sons. New York. 1989.

[41 IIERMAN. H.• Modification of The SurfaceMechanical Properlies of Ferrous by Nitro­gen Ion Implantation. Proceeding or 3'dInternational Conference on Modification of

Surface Properties of Metals by IonImplantation, Pergamon Press, Oxford.] 981.

[5 J SIOSI-IANSI. 1'.• Surface Modification ofIndustrial Components by Ion Implantalion.Nuclear Instruments and Methods in PhysicsResearch. B 24/25 (506-51 ]), North Holland.Amsterdam, ]987.

[6] MUNN. 1'., WOLF, O.K., CorrosionBehaviour of Ti Surface Ion Beam AlloydWith Pd. Nuclear Instruments and Methods in

Physics Research. B 7/8 (515-517). NorthHolland. Amsterdam, ]985.

[7] HUBBLER, O.K .• SMITH. F.A, Applicationof Ion Implantation to Wear Protection ofMaterials. Nuclear Instruments and Methods

in Physics Research. B 7/8 (205-2] I). NorthHolland. Amsterdam, 1985.

[8] PEIDE. Z.. et.al., The effect of N IonBombardment on Aquaeous Corrosion of/ron. Nuclear Instruments and Methods in

Physics Research. B 7/8 (195-199), NorthHolland. Amsterdam. ]985.

[9J WHITE, C.W .• et.al., Materials SciencePEMANFAATAN IMPLANTOR ION 150 keV/2mA UNTUKSURI'~4CE TREATMENT

Tjiplo Sujill10

ISSN 14//-1349

Reports. A Review Journal. North Holland.Amsterdam. 1989.

[10] M.MUNA WIR Z. PUDJI UNTORO. AplikasiIon untuk Peningkatan Elemen Reaktif danPengaruhnya Terhadap Kualitas Bahan.Prosiding Pcrtemuan dan I'rescntasi I1miahTeknologi Akselerator dan Aplikasinya. Vol INomor 2 Desember ] 999. hal. 42-48.

[I]] KUSMINARTO. NENOAH MAHARTA.SUDJA TMOKO. Pengaruh Dosis dan EnergiIon Nitrogen Terhadap Kekerasan MikroPermukaan Baja AISI H13. Prosiding Perte­muan dan Presentasi I1miah TeknologiAkselerator dan Aplikasinya, Vol 1 Nomor 2Descmbcr 1999, hal. 49-6].

[]2] MUDJlJANA. B.A. TJ]PTO SUJITNO. ION.OUNA W AN WIDODO, Pengaruh IonAluminium pada Ketahanan Lelah Ternbaga.Prosiding Pertemuan dan Presentasi I1miahTeknologi Akselerator dan Aplikasinya. Vol INomor 2 Desembcr ]999. hal. 62-66.

[13] LELY SUSITA R.M, SUDJATMOKO.TJlPTO SUJITNO. Distrihusi KonsentrasiIon yang Terimplantasi pada Baja TahanKarat Tipe AISI 316 L, Prosiding Pertcmuandan Presentasi I1miah Teknologi Aksclcratordan Aplikasinya. Vol I Nomor 2 Descmbcr1999. hal. 67-73

[14] HERU SUDIONO. DEDY HERWANTO.SUDJA TMOKO. LEL Y SUSITA. RM,

Perubahan Kekerasan pada Bahan StainlessSteel akibat Implantasi Ion Nitrogen.Prosiding Pertemuan dan Prescntasi I1miahTeknologi Aksclcrator dan Aplikasinya. Vol INomor 2 Dcscmber 1999, hal. 1] ]-I ] 4.

[]5] SRI SULAMDARI. SUDJATMOKO. ELINNURAINI. NOVY MORRISKA W.•Pernbuatan Samhungan P-N Semikonduktordan Pengaruh Dosis Ion Dopan FosforTerhadap Nilai Resistivitas Lapis KepingSemikondukJor, Prosiding Pcrtcmuan danPrcsentasi I1miah Teknologi Akse\crator danAplikasinya, Vol I Nomor 2 Descmber 1999.hal. 79-86.

[16] TJIPTO SUJITNO. SUDJATMOKO. LELYSUSITA RM, AOUS SANTOSO. EjekImplantasi Yllriumpada Material Baja TahanKarat Tipe AISI 316 L Terhadap Sifat Keta­hanan Korosi dalam Media Asam sulfat­(H_.sO~.PH = 1.06), Prosiding Pertcmuan danPresentasi I1miah Teknologi Aksclcrator danAplikasinya, Vol 2 Nomor I November 2000.

67

Page 7: Tjipto S 62-69.pdf

Edisi khllslIs.Jll/i 2006

hal. 81-86.

117] MUDJIJANA. ANIS RIVAl. TJIPTO

SUJITNO. Pengaruh Implantasi Ion Nilrogenpada Baja Karbon Medium Terhadap Ke­lahanan Lelah, Prosiding Pertcmuan danPrcsentasi Ilmiah Tcknologi Aksclerator danAplikasinya, Vol 2 Nomor I Novcmber 2000,hal. 87-91.

[18] LEL Y SUSIT A, RM, AGUS SANTOSO,TONO WIBOWO, ELIN NURAINI, Sifal

Lislrik Lapisan Tipis Fe-Ag hasillmp/antasilon, Prosiding Pcrtemuan dan PresentasiIImiah Teknologi Akse\erator dan Aplikasi­nya, Vol 2 Nomor I November 2000, hal.105-115.

[19] SA YONO, DARSONO, TJIPTO SUJlTNO,TOTO TRIKASJONO, Pengaruh Dosis IonOksigen Yang Diimplanlasikan ke dalamSemikonduklor Silikon pada Tenaga /00 keVTerhadap Pembentukan Lapisan IsolalorTerkubur, Prosiding Pertemuan dan PresentasiIImiah Teknologi Akselerator dan ApIikasi­nya, Vol 2 Nomor I November 2000, hal.109-115.

[20] ELIN NURAINI, SUDJA TMOKO, TJIPTOSUJITNO, Efek Imp/antasi Ion Boron Ter­hadap Sifal E/eklrik Bahan SemikonduklorGermanium Tipe N, Prosiding Pertemuan danPrescntasi IImiah Teknologi Akselerator danAplikasinya, Vol 2 Nomor I Novembcr 2000,hal. 116-122.

[21] SRI SULAMDARI, LEL Y SUSITA, RM,Karaklerisasi Sambungan P-N Hasil Imp/an­lasi Ion fosfor pada Lapisan Semikonduktor

Tipe P, Prosiding Pcrtemuan dan PrcscntasiIlmiah Teknologi Akselerator dan Aplikasi­nya, Vol 2 Nomor I November 2000, hal.123-131.

[22] YUNANTO, TRIMARDJI ATMONO, B.A.TJIPTO SUJITNO, Pengaruh Dosis danEnergi Ion Boron Terhadap PembentukanSambungan lnO/Boron, Prosiding Pertemuandan Presentasi IImiah Teknologi Akselerator

dan Aplikasinya, Vol 2 Nomor I Novembcr2000. hal. 132-138.

[231 TOTO TRI KASJONO, DARSONO,SA YONO, Pembualan dan Karaklerisasai

Diode Berslruklur MIS Dengan MelodeImp/anlasi Ion, Prosiding Pcrtemuan danPresentasi IImiah Teknologi Akselerator danAplikasinya, Vol 2 Nomor I November 2000,hal. 167-172.

I'msedilli!. Perlell/1I011dOlll'reselllasi IIl1/iahTekll%giAhe/eralor dall Aplikasillya

Edisi khllsus. Juli 2006: 62 - 69

/SSN /./11-/3./9

[24] SIGIT PURWANTO. SLJKIDI. TJII'TO

SLJJlTNO. AGUS SANTOSO. AplikosiTeknik Imp/antasi Ion Unluk Peningkalan

Unjuk Kerja Bahan Mala Bar, I'rosidingPcrtcmuan dan Prcscntasi IImiah TcknologiAkselerator dan Aplikasinya. Vol 3 Nomor IFcbruari 2001, hal. 37-41.

[25] SA YONO. DARSONO. TJIPTO SUJITNO.

Pengaruh Imp/anlasi Ion Oksigen TerhadapResislivilas dan Slruktur Mikro Sitkon,

Prosiding Pertemuan dan Presentasi IlmiahTeknologi Akselerator dan Aplikasinya. Vol 3Nomor I Februari 2001. hal. 59-63.

[26] LELY SUSITA. RM. SUDJATMOKO.SAHAT SIMBOLON. TJIPTO SUJIl"NO.

Pengaruh Implantasi Ion Nitrogen danMolibdenum Terhadap Ketahanan KorosiPermukaan Baja Tahan Karat Tipe 3/6 L.Prosiding Pertemuan dan Presentasi IlmiahTeknologi Akselerator dan ApIikasinya, Vol 3Nomor I Februari 200 I hal. 64-70.

[27] ELIN NURAINI. LEL Y SUSIT A. RM.SA YONO, Karakterisasi A/Mg: yangDiimp/antasi dengan Ion Dopal/. ProsidingPertemuan dan Prcscntasi Ilmiah TcknologiAkselerator dan Aplikasinya, Vol 3 Nomor IFcbruari 2001 hal. 71-75

[28] SUDJATMOKO, TJIPTO SLJJITNO. PUDJIUNTORO, H,J .• KLAAR, Perbaikan

Kelahanan Oksidasi Suhu Tinggi Bahan MA956 dengan Penambahan Elemen ReaktifYllrium Menggunakan Teknik Implantasi 1011.

Prosiding Pertemuan dan Prcscntasi IlmiiahTeknologi Aksclerator dan Aplikasinya. Vol 3Nomor I Februari 200 I hal. 90-95.

[29] M. MUNA WIR ZULKARNAIN, TJIPTOSUJITNO. Aplikasi Akse/eralor TenagaRendah unluk Peningkalan ketahanan KorosiTemperalur Tinggi dan pengalllatanDislribusi Keda/aman Penetrasi Ion Yttrium.

Prosiding Pertemuan dan Prcsentasi IImiahTeknologi Akselerator dan Aplikasinya. Vol 3Nomor I Februari 200 I hal. 119-126

[30] ARIS WIDYO NUGROHO. MUDJlJANA.TJIPTO SUJrI"NO. Pengaruh Imp/anlasi 1011Yllrium (Y) Terhadap Ketahallan Lelah BajaKarbon, Prosiding Pertemuan dan PresentasiIImiah Teknologi Akselerator dan Aplikasi­nya, Vol 3 Nomor I Fcbruari 2001 hal. 127­133

. [31] SIGIT PURW AN TO, SUKIDI. TJIPTOSUJITNO. SETYO ATMODJO. Uji Ul11ur

68

Page 8: Tjipto S 62-69.pdf

Edisi khllslIs. JIIIi 2006

Pemakaian Material Mata Bar yang Di­

implantasi Dengan Ion Nitrogen, ProsidingPertemuan dan Presentasi I1miah TcknologiAksclerator dan Aplikasinya. Yol 3 Nomor 2Novcmhcr 200 I hal. 87-91.

1321 SlJKIDI. TJIPTO SUJITNO. MUDJIJANA.Pengaruh Nitridasi pada Sisi Pahat BarTerhadap Laju Pengeboran Bahan Aluminumdan Baja Karbon Rendah. ProsidingPertcmuan dan Prcscntasi I1miah TeknologiAkselerator dan Aplikasinya, Yol 3 Nomor IFehruari 2001 hal. 120-125

[33] DJOKO SUPRIJANTO, MUDJIJANA,TJIPTO SUJITNO, Pengaruh Implantasi IonNitrogen Terhadap Keausan dan Umur PahatflSS. Prosiding Pertemuan dan PresentasiI1miah Tcknologi Aksclerator dan Aplikasi­nya. Yol 4 Nomor. 1 Oktoher 2002 hal. 127­133

[341 SRI SULAMDARI, Pembuatan Diode NP

dengan Kontak Ohmik Cu }'ang Didepo­sisikan dengan Teknik Implantasi Ion,Prosiding Pcrtemuan dan Presentasi I1miahTcknologi Aksclcrator dan Aplikasinya, Yol 4Nomor. 1 Oktohcr 2002 hal. 99-104

[351 AGUS SANTO SO, SA YONO, PengaruhImplantasi Ion Boron Terhadap ResistivitasSi/ikon Amorf Terhidtrogenisasi, ProsidingPertemuan dan Presentasi I1miah TeknologiAkselerator dan Aplikasinya, Yol 4 Nomor, 1Oktober 2002 hal. 115-119

[36] LEL Y SUSIT ARM, TJIPTO SUJlTNO.Ap/ikasi Akselerator Ion Energi Rendah 150ke VI2 mA Untuk Peningkatan KetahananLelah Baja A ISI 4140, Prosiding Pertemuandan Presentasi I1miah Teknologi Akscleratordan Aplikasinya, Yol 4 Nomor, I Oktober2002 hal. ]25-130

[37] SA YONO, AGUS SANTOSO. Ana/isisStruktur Mikro dan Tebal Lapisan ImplantasiIon emas (Au) pada Permukaan CeO]Terhadap Sensitivitas Sensor Gas, ProsidingPcrtcmuan dan Prescntasi I1miah TeknologiAksclerator dan Aplikasinya, Yol 4 Nomor, 1Oktober 2002 hal. ]37-145.

[38] LELY SUSITA, RM, TJIPTO SUJITNO.

PEMANFAATAN IMPLANTOR ION 150 keV/2mA UNTUKSURFACE TREATMENT

Tjiplo Su)il110

ISSN 1./11-13./9

Perilaku Ketahanan Oksidasi Baja Tahan

Karat Tipe A ISI 316 L A kibat ImplantasiElemen Reaktif Cerium dan Mo/ibdenum.Prosiding Pcrtemuan dan Prcscntasi I1miahTcknologi Aksclcrator dan Aplikasinya. Vol4Nomor. I Oktohcr 2002 hal. 146-152

[39] LEL Y SUSITA. RM. TJlPTO SlJJITNO.Implantasi Elemen Reaktif Mg dan I,a UntukPeningkatan Ketahanan Oksidasi TemperaturTinggi Paduan Fe20Cr5AI, Pcrtcmuan danPresentasi IImiah Tcknologi Akselcrator danAplikasinya, Yol 5 Nomor, I Oktohcr 2003hal. ]46-152

[40] AGUS SANTO SO, SA YONO, PengaruhVariasi Dosis Ion dan Energi Ion Fo.~rorTerhadap Resistivitas Silikon AmarI Ter­hidrogenisasi. Pcrtcmuan dan PrcscntasiI1miah Tcknologi Akselcrator dan Aplikasi­nya, Vol 6 Nomor, I Oktohcr 2004 hal. 72-81

[41] SAYONO, AGUS SANTOSO. Efek DopingPaladium (Pd) pada Permukaan 2nO SebagaiBahan Sensor Gas Terhadap Sensitivitas GasNHj. CO. C]/-JjOH. HNOj, Pcrtcmuan danPresentasi I1miah Tcknologi Aksclcrator danAplikasinya, Yol. 6. Nomor I, Oktoher 2004hal. 82-93.

[42] SUBARKAI-I. B.A.TJIPTO SUJrl"NO.TRIMARDJI ATMONO, Imp/antasi IonErbium Pada Substral Kaca Unruk Pening­kalan Sifal Oplis, Pcrtcmuan dan PrcscntasiIImiah Teknologi Aksclcrator dan Aplikasi­nya, Yo1.6, Nomor 1, Oktohcr 2004 hal. 167­174.

[43] LEL Y SUSITA, RM, B.A. TJIPTO SUJIT­NO, Efek Implanlasi ion Boron TerhadapSifal Lislrik Semikonduklor Tipe. N, Pcr­temuan dan Presentasi Ilmiah TcknologiAkselerator dan Aplikasinya, Yol.7,November 2005 hal. 95-] 05.

[44] ] GUSTI KETUT PUJA. NICODEMUSFAJAR SETIAWAN, B.A. TJIPTOSUJITNO. Pengaruh Implanlasi TiNTerhadap Kelahanan Korosi Baja Karbon

Rendah pada Media NaC/, Pcrtcmuan danPresentasi IImiah Teknologi Akselerator danAplikasinya, Yol 7, Novemhcr 2005 hal.282-287

69