BAB I

PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang

Ilmu kimia khususnya Kimia Anorganik terus mengalami perkembangan

pesat dari waktu ke waktu. Perkembangan ini seiring dengan penemuan unsur-unsur,

adanya penenlitian mengenai bagaimana unsure-unsur tersebut berikatan satu sama

lain membentuk senyawa mengikuti kerangka teoritis ikatan, struktur, dan reaksi. Hal

ini dapat dibuktikan oleh pesatnya perkembangan kimia anorganik modern yang

dapat dilihat dari penemuan material baru baik dalam bentuk makro maupun dalam

bentuk mikro. Penemuan ini tentunya memberikan sumbangan yang besar bagi

kehidupan manusia saat ini.

Salah satu material dalam bidang kimia anorganik yang ditemukan dan terus

mengalami pengembangan adalah semikonduktor. Semikonduktor adalah bahan yang

bersifat setengah konduktor karena celah energi yang dibentuk oleh struktur ini lebih

kecil dari celah energi bahan isolator dan lebih besar dari celah bahan konduktor

sehingga memungkinkan elektron berpindah dari satu atom penyusun ke atom

penyusun lain. Tidak dapat disangkal bahwa semikonduktor merupakan material

penting dari zat padat dan lebih dketahui banyak tentang penggunaannya serta

aplikasinya seperti pada sel surya, diode, dan transistor.

Pada makalah ini akan ditinjau mengenai sifat-sifat elektrik dan reaksi

kimiawi yang terjadi dalam pembuatan semikonduktor dan jenis-jenisnya.

1.2 Tujuan

Tujuan penulisan makalah ini adalah:

1

1. Menjelaskan pengertian semikonduktor

2. Menjelaskan sejarah perkembangan semikonduktor

3. Menjelaskan klasifikasi dari semikonduktor

4. Menjelaskan aplikasi dari semikonduktor

5. Menjelaskan contoh riset/studi mengenai semikonduktor

2

BAB II

ISI

2.1 Pengertian Semikonduktor

Berdasarkan kemampuan untuk menghantarkan listrik, materi

diklasifikasikan menjadi tiga jenis yaitu konduktor, isolator, dan semikonduktor.

Konduktor adalah bahan atau materi yang mampu menghantarkan listrik. Sedangkan

isolator adalah bahan atau materi yang tidak dapat menghantarkan listrik. Adapun

semikonduktor adalah bahan yang memiliki sifat di antara konduktor dan isolator,

atau dengan kata lain merupakan bahan yang setengah konduktor. Sifat penghantaran

listrik ini dipengaruhi oleh celah energi yang terbentuk di dalam struktur bahan. Pada

semikonduktor celah energinya lebih kecil daripada isolator tetapi lebih besar dari

celah energi bahan konduktor, sehingga memungkinkan elektron berpindah dari satu

atom penyusun ke atom penyusun lain dengan perlakuan tertentu terhadap bahan

tersebut seperti pemberian tegangan, perubahan suhu, dan sebagainya. Oleh karena

itu semikonduktor bisa bersifat setengah menghantar.

Semikonduktor, umumnya diklasifikasikan berdasarkan harga resistivitas

listriknya pada suhu kamar, yakni dalam rentang 10-2 – 109 Ωcm. Sebuah

semikonduktor akan bersifat sebagai isolator pada temperatur yang sangat rendah,

namun pada temperatur ruang akan bersifat sebagai konduktor.

Semikonduktor sangat berguna dalam bidang elektronik, karena

konduktivitasnya dapat diubah-ubah dengan menyuntikkan materi lain (biasa

disebut doping). Semikonduktor merupakan elemen dasar dari komponen

elektronika seperti dioda, transistor dan IC (integrated circuit). Semikonduktor

3

sangat luas pemakainnya, terutama sejak ditemukannya transistor pada akhir tahun

1940-an.

2.2 Sejarah Semikonduktor

Semikonduktor terus mengalami perkembangan sejak tahun 1821, dan terus

berkembang seiring dengan ditemukannya aplikasi baru semikonduktor dari waktu

ke waktu. Berikut merupakan sejarah perkembangan semikonduktor dari tahun ke

tahun.

1. Pada tahun 1821 Thomas Seebeck menemukan sifat-sifat semikonduktor

PbS

2. Pada tahun 1833 Michael Faraday menemukan kebergantungan

konduktivitas terhadap temperatur untuk sebuah kelas material baru

Semikonduktor

3. Pada tahun 1873 W. Smith menemukan sensitivitas Se terhadap cahaya

4. Pada tahun 1875 Werner von Siemens menemukan fotometer Selenium

5. Pada tahun 1878 Alexander Graham Bell menggunakan devais ini untuk

wireless telecomunication system

6. Pada tahun 1947 Bardeen, Brattain, dan Schockley memperoleh Nobel

Prize in Physcis untuk penemuan Bipolar Junction Transistor

7. Pada tahun 1954 Chapin, Fueller, dan Pearson mengembangkan solar sel

8. Pada tahun 1958 John Kilby menemukan Integrated Circuit (IC)

9. Pada tahun 1958 Leo Esaki mendapatkan Nobel Prize in Physics untuk

penemuan dioda terowongan (tunnel diode)

10. Pada tahun 1960 Kahn dan Attala mendemontrasikan MOS- FET pertama

4

11. Pada tahun 1962 tiga grup yang masing dikepalai oleh Hall, Nathan, and

Quist mendemontrasikan laser semikonduktor

12. Pada tahun 1963 Gunn menemukan osilasi gelombang mikro pada GaAs dan

InP (Ridley-Watkins-Hilsum-Gunn Effect)

13. Pada tahun 1963 Wanlass and Sah memperkenalkan teknologi CMOS.

14. 1963 -Skala MOSFET

Gambar 2.1 Implanasi Ion

15. Gate poly-Si 0,06 mikron ditemukan sebuah gate dengan kontrol dimensi

kritikal yang sangat baik. ( lih. Semiconductor International , p.18, 1997).

16. Beyond PENTHIUM: INTEL MERCED CHIP → 21 Maret 1998: Intel

memunculkan mikroporsessor 0,18 mikron 64 Bit baru y ang disebutnya

MERCED. Mikrposessor ini diharapkan mampu memilik kecepatan melebihi

6 00 MHz.Sebelumnya pada tahun 1997, Intel mengumumkan teknologi 0,25

mikron. Intel memperkenalkan teknologi 0 ,13 mikron pada tahun 2000.

Perkembangan semikonduktor terus mengalami perkembangan sampai saat

ini melalui penerapan-penerapannya yang baru.

5

2.3 Pembentukan Semikonduktor dan Konsep Pita Energi

Material semikonduktor, seperti juga material-material lainnya terdiri

atas atom-atom yang berukuran sangat kecil. Atom-atom ini terdiri atas nukleus (inti)

yang dikelilingi oleh sejumlah elektron. Nukleus sendiri terdiri atas neutron dan

proton. Proton bermuatan positif, elektron bermuatan negatif, sedangkan neutron

netral. Elektron-elektron yang mengelilingi nukleus ini tersebar pada beberapa

lapisan kulit dengan jarak tertentu dari nukleus, dimana energinya semakin

meningkat seiring dengan meningkatnya jarak dari setiap lapisan kulit terhadap

nukleus. Elektron pada lapisan terluar disebut elektron valensi. Aktifitas

kimiawi dari sebuah unsur terutama ditentukan oleh jumlah elektron valensi ini.

Unsur-unsur pada tabel periodik telah disusun sedemikian rupa

berdasarkan jumlah elektron valensinya. Silikon (Si) dan Germanium (Ge)

berada pada Grup IV karena memiliki empat elektron valensi pada kulit

terluarnya, sehingga disebut juga semikonduktor dasar (elemental

semiconductor). Sedangkan Gallium Arsenik(GaAs) masing-masing berada pada

Grup III dan V, sehingga dinamakan semikonduktor gabungan (compound

semiconductor).

Germanium dahulu adalah bahan satu-satunya yang dikenal untuk membuat

komponen semikonduktor. Namun belakangan, silikon menjadi popular setelah

ditemukan cara mengekstrak bahan ini dari alam. Silikon merupakan bahan

terbanyak ke dua yang ada dibumi setelah oksigen (O2). Pasir, kaca dan batu-batuan

lain adalah bahan alam yang banyak mengandung unsur silikon. Pada struktur atom

kristal silikon, satu inti atom (nucleus) masing-masing memiliki 4 elektron valensi.

Ikatan inti atom yang stabil adalah jika dikelilingi oleh 8 elektron, sehingga 4 buah

6

elektron atom kristal tersebut membentuk ikatan kovalen dengan ion-ion atom

tetangganya. Struktur atom silikon divisualisasikan seperti pada gambar berikut:

(a) (b)

Gambar 2.2 Struktur silika (a) 4 Si yang terpisah, dan (b) ikatan kovalen pada Si

Salah satu sifat penting dari struktur ini adalah bahwa elektron valensi

selalu tersedia pada tepi luar kristal sehingga atom-atom silikon lain dapat

terus ditambahkan untuk membentuk kristal yang lebih besar.

Pada suhu T = 0 K, setiap elektron berada pada kondisi energi

terendahnya, sehingga posisi pada tiap ikatan akan terisi penuh. Apabila sebuah

medan listrik kecil diberikan pada struktur, elektron-elektron ini tidak akan bergerak,

karena mereka akan tetap meloncat kembali pada atom individualnya.

Karenanya, pada suhu 0 K silikon akan menjadi sebuah isolator, dimana tidak ada

aliran muatan didalamnya.

Saat atom-atom silikon bergabung untuk membentuk sebuah kristal,

elektron-elektronnya akan menempati pita energi tertentu yang diperbolehkan.

Apabila 100 suhu ditingkatkan, elektron valensinya dapat memperoleh tambahan

energi termal. Beberapa elektron mungkin memperoleh cukup energi termal untuk

memutuskan ikatan kovalen dan keluar dari posisi awalnya. Untuk memutus

ikatan kovalen ini, elektron tersebut mesti memperoleh sejumlah energi

7

minimum, Eg, atau sering juga disebut energi bandgap. Elektron yang

memperoleh energi minimum ini sekarang berada pada pita konduksi dan

dikatakan menjadi elektron bebas. Elektron bebas ini didalam pita konduksi

dapat berpindah-pindah sepanjang struktur. Jumlah aliran elektron pada pita

konduksi inilah yang lalu akan menghasilkan arus.

Gambar 2.3 Diagram Pita Energi

Diagram pita energi ini dapat dilihat pada Gambar 2.3 Energi Ev adalah

energi maksimum dari pita energi valensi, sedangkan energi Eg adalah

perbedaan antara Ec dan Ev. Daerah antara kedua energi ini disebut sebagai

forbidden bandgap. Elektron-elektron tidak dapat berada pada daerah ini, tetapi

mereka dapat berpindah dari pita valensi ke pita konduksi apabila memperoleh

cukup energi. Unsur yang memiliki energi bandgap yang besar, sekitar 3-6

elektron-Volt* (eV) adalah isolator, karena pada suhu kamar, tidak ada elektron

bebas yang berada pada pita konduksi. Sebaliknya, unsur yang mengandung

elektron bebas dalam jumlah yang sangat banyak pada suhu kamar adalah

konduktor.

Pada semikonduktor, energi bandgap-nya berada pada kisaran 1 eV. Karena

muatan total dari unsur adalah netral, apabila elektron yang bermuatan negatif

memecah ikatan kovalennya dan keluar dari posisi awalnya, sebuah ruang

8

kosong yang bermuatan positif akan terbentuk pada posisi tersebut. Dengan

meningkatnya suhu, maka akan lebih banyak ikatan kovalen yang pecah dan

lebih banyak pula elektron bebas maupun ruang kosong positif akan terbentuk.

Elektron valensi dengan energi termal tertentu dan berdekatan dengan sebuah

ruang kosong dapat berpindah posisi tersebut, sehingga terlihat seperti muatan

positif yang bergerak diantara semikonduktor. Partikel bermuatan positif ini

disebut hole. Pada semikonduktor, dua jenis partikel bermuatan ini berjasa

dalam menghasilkan arus yakni elektron bebas yang bermuatan negatif, serta hole

yang bermuatan positif. Konsentrasi elektron dan hole adalah parameter penting

dalam karakterikstik dari sebuah unsur semikonduktor, karena mereka

berpengaruh langsung terhadap besarnya arus.

2.4 Klasifikasi Semikonduktor

Berdasarkan murni atau tidak murninya bahan, semikonduktor dibedakan

menjadi dua jenis, yaitu semikonduktor intrinsik dan ekstrinsik.

2.4.1 Semikonduktor Instrinsik

Semikonduktor instrinsik adalah sebuah unsur semikonduktor kristal

tunggal tanpa atom jenis lain didalamnya. Pada sebuah semikonduktor

instrinsik, kepadatan elektron dan hole adalah sama (seimbang), karena satu-

satunya sumber partikel ini adalah elektron dan hole yang terbentuk secara

termal. Untuk itu, kita menggunakan notasi ni untuk menyatakan konsentrasi

pembawa intrinsik, yakni konsentrasi dari elektron bebas ataupun hole. Rumus

untuk nilai ini adalah sebagai berikut:

¿=B T 3 /2 e(−Eg

2 KT )

9

dimana,

B = koefisien yang spesifik terhadap unsur semikonduktornya

Eg = energi bandgap (eV)

T = suhu (K)

k = konstanta Boltzman (86 x 10 -6 ev/K)

e = notasi eksponensial

Nilai B dan E unsur dapat dilihat pada tabel dibawah ini.

Tabel 2.1 Nilai Hubungan antara B dan E

Material Eg (eV) B(cm-3K-3/2)

Silikon (Si) 1,1 5,23 x 1014

Galium Arsenide (GaAs) 1,4 2,10 x 1014

Germanium (Ge) 0,66 1,66 x 1014

Konsentrasi instrinsik ini adalah parameter penting yang sering muncul

dalam persamaan-persamaan arus-tegangan pada komponen semikonduktor.

*elektron Volt (eV) adalah satuan energi dimana sebuah elektron dipercepat

melalui medan listrik sebesar 1 V, dan 1 eV setara 1.6e-19 Joule.

Menurut teori pita energi, pada 0 K pita valensi semikonduktor terisi penuh

elektron, sedangkan pita konduksi kosong. Kedua pita tersebut dipisahkan oleh

celah energi kecil, yakni dalam rentang 0,18 -3,7 eV. Pada suhu kamar Si dan Ge

masing-masing memiliki celah energi 1,11 eV dan 0,66 eV.

Bila mendapat cukup energi, misalnya berasal dari energi panas, elektron

dapat melepaskan diri dari ikatan kovalen dan tereksitasi menyebrangi celah

energi. Elektron valensi pada atom Ge lebih mudah tereksitasi menjadi elektron

bebas daripada elektron valensi pada atom Si, karena celah energi Si lebih besar dari

10

pada celah energi Ge. Elektron ini bebas bergerak diantara atom. Sedangkan

tempat kekosongan elektron disebut hole. Dengan demikian dasar pita konduksi

dihuni oleh elektron, dan puncak pita valensi dihuni hole. Sekarang, kedua pita terisi

sebagian, dan dapat menimbulkan arus netto bila dikenakan medan listrik.

Gambar 2.4 Elektron menyebrangi celah energi menuju pita konduksi

sehingga menimbulkan hole pada pita valensi

2.4.2 Semikonduktor Ekstrinsik

Karena konsentrasi elektron dan hole pada semikonduktor instrinsik relatif

kecil, hanya ada sedikit sekali arus yang dapat mengalir. Akan tetapi,

konsentrasi ini dapat ditingkatkan dengan menambahkan suatu unsur pengotor

(impurities) dalam jumlah tertentu. Pengotor yang dipilih adalah yang dapat masuk

kedalam struktur kristal dan menggantikan salah satu atomnya, meskipun atom

pengotor tersebut memiliki struktur atom valensi yang berbeda. Proses ini sering

disebut pendadahan (doping). Untuk silikon, pengotor yang dipilih adalah unsur

yang berasal dari grup III ataupun V pada tabel periodik. Untuk grup V, maka unsur

yang paling sering digunakan untuk maksud ini adalah fosfor dan arsenik. Sebagai

contoh, apabila atom fosfor menggantikan atom silikon, empat elektron valensinya

akan digunakan untuk membentuk ikatan kovalen dengan atom silikon didekatnya.

Sementara itu elektron valensi kelimanya akan dengan bebas meloncat ke atom

asalnya, yakni fosfor (Gambar 2.5 a). Pada suhu ruangan, elektron ini akan

11

memperoleh cukup energi thermal untuk memecah ikatan, dan lalu bebas

bergerak disepanjang kristal dan akan meningkatkan arus elektron pada

semikonduktor. Saat elektron ini berpindah ke pita konduksi, maka sebuah ion fosfor

bermuatan positif akan terbentuk (Gambar 2.5 b).

(a) (b)

Gambar 2.5 (a) Elektron valensi fosfor, dan (b) Ion fosfor bermuatan positif

Dalam kasus ini, atom fosfor bertindak sebagai pengotor pemberi

(donor impurities) karena memberikan salah satu elektronnya untuk dibebaskan

bergerak disepanjang kristal. Meskipun atom fosfor yang ditinggalkan akan

bermuatan positif, tetapi atom tersebut tidak memiliki keleluasaan untuk

bergerak didalam kristal dan tidak dapat menghasilkan arus. Karena itu, saat

sebuah pengotor donor ditambahkan pada semikonduktor, sebuah elektron bebas

akan terbentuk tanpa diikuti pembentukan hole. Proses ini memperkenankan kita

untuk mengatur konsentrasi elektron bebas di dalam sebuah semikonduktor.

Semikonduktor yang mengandung atom pengotor pemberi (donor) disebut

semikonduktor tipe-n karena memiliki jumlah elektron yang lebih banyak

dibanding hole.

12

(a) (b)Gambar 2.6 (a) Ikatan kovalen 3 atom Si dan (b) Hole pada atom Si

Sedangkan untuk grup III, unsur yang paling sering digunakan adalah boron

(memiliki tiga elektron valensi). Saat sebuah atom boron menggantikan sebuah

atom silikon, ketiga elektron valensinya akan digunakan untuk membentuk

ikatan kovalen dengan tiga atom silikon didekatnya (Gambar 2.6 a). Karena pada

struktur aslinya terdapat empat ikatan kovalen pada masing-masing atom, maka

akan ada satu ikatan kovalen yang tidak terisi elektron. Hal ini berarti akan

meninggalkan satu posisi yang terbuka. Pada suhu kamar, elektron-elektron valensi

silikon terdekat memiliki cukup energi termal untuk dapat berpindah ke posisi ini,

dan dengan demikian akan menghasilkan sebuah hole lainnya (Gambar 2.6 b).

Atom boron dalam hal ini akan bermuatan negatif, tetapi tidak dapat bergerak

bebas di dalam kristal, dan sebaliknya menciptakan sebuah hole yang dapat

meningkatkan arus hole pada semikonduktor. Oleh karena atom boron

menerima sebuah atom valensi, maka ia disebut juga sebagai pengotor

penerima (acceptor impurities). Atom penerima bertujuan untuk menciptakan

hole tanpa menciptakan elektron bebas. Proses ini, dapat dapat digunakan untuk

mengatur konsentrasi hole di dalam sebuah semikonduktor.

Semikonduktor yang mengandung atom pengotor penerima (acceptor)

disebut juga semikonduktor tipe-p karena memiliki jumlah hole yang lebih banyak

dibanding elektronnya. Material-material yang mengandung atom pengotor inilah 13

yang disebut semikonduktor ekstrinsik, atau semikonduktor terdadah (doped

semiconductor). Proses pendadahan (doping) ini, yang memampukan kita untuk

mengatur konsentrasi elektron bebas dan hole pada semikonduktor, menentukan

tingkat konduktifitas dan besarnya arus pada material. Hubungan dasar diantara

konsentrasi elektron bebas dan hole dari sebuah semikonduktor pada keseimbangan

thermal (thermal equilibrium) diberikan oleh rumus:

N0P0 = Ni2

Dimana

N0 = konsentrasi keseimbangan thermal dari elektron bebas

P0 = konsentrasi keseimbangan thermal dari hole

Ni = konsentrasi pembawa intrinsik.

Pada suhu kamar (T=300 K), setiap atom pemberi (donor) memberikan

sebuah elektron bebas kepada semikonduktor. Jika konsentrasi atom pemberi (donor)

Nd jauh lebih besar daripada konsentrasi instrinsiknya, kita dapat menganggap N0

Nd

Lalu, dari persamaan diatas, maka konsentrasi hole adalah

N 0=¿2

Na

Pada sebuah semikonduktor tipe-n, elektron disebut sebagai pembawa

mayoritas (majority carrier) sedangkan hole sebagai pembawa minoritas (minority

carrier) karena jumlah elektron bebasnya jauh lebih banyak dibanding hole.

Sebaliknya, pada semikonduktor tipe-p, hole bertindak sebagai pembawa

mayoritas (majority carrier) dan elektron sebagai pembawa minoritas (minority

carrier).

2.5 Pembuatan Semikonduktor

14

Silikon yang digunakan sebagai bahan semikonduktor, pertama-tama

haruslah tinggi tingkat kemurniannya. Silikon mentah (98% kemurniannya),

umumnya diproduksi melalui pemanasan batu kuarsa dan karbondi atas suhu

18000C menggunakan tanur listrik.

SiO2 + C CO2 + Si

Silikon dapat dimurnikan dengan menggunakan proses “zone refining”,

proses ini diulang beberapa kali, sehingga pengotornya hilang sama sekali.

Semikonduktor dapat pula dimurnikan melalui proses transport termal fase gas.

Sebagai contoh, Ge dapat dimurnikan dengan menempatkannya pada salah satu

tube yang terevakuasi dengan sedikit Iodium dan selanjutnya dipanaskan hingga

suhu 5000C dan ujung yang lainnya 3500C. Iodium bereaksi dengan Germanium

membentuk gas GeI4 dan GeI2.

Ge(s) + GeI4 2 GeI2(g)

Germanium berpindah dari satu ujung ke ujung lainnya dan meninggalkan

pengotornya pada bagian yang dilewatinya.

Silikon dan Germanium murni dapat dikonversi menjadi semikonduktor tipe-

n atau tipe-p dengan menggunakan difusi temperatur tinggi unsur-unsur pengotor

yang sesuai. Boron dan Aluminium biasanya digunakan untuk semikonduktor

tipe-p sedangkan Arsenik dan Posfor digunakan untuk semikonduktor tipe-n.

Unsur-unsur dari golongan 3 dan 5 akan membentuk senyawa

semikonduktor (1:1), yang tipenya isoelektrik dengan GaAs, dan strukturnya mirip

dengan Si dan Ge. Senyawa tersebut biasanya dibuat sebagai film tipis pada

substrat semikonduktor lainnya dengan jalan dekomposisi pada gas, direaksikan

pada suhu tinggi (5000 C). 15

Ga(CH3)3 + AsH3 GaAs + 3 CH4

Kelebihan dari Galium Arsenida dibandingkan Silikon adalah bahwa

perpindahan elektron lebih disukai dengan jalan tersebut. Sirkuit Gallium

Arsenida lebih cepat daripada sirkuit Silikon pada tingkat energi yang sama.

Mobilitas elektron yang cepat ini terutama pada frekuensi tinggi dimana operasi

noisenya rendah, ini digunakan pada komputer, sebagai pendeteksi pada signal

televisi dan microwave.

2.6 Aplikasi Bahan Semikonduktor

Untuk mendapatkanalat-alat semikonduktor yang bermutu tinggi, soal

yang terpenting adalah mendapatkan “kemurnian” dan “kesempurnaan dari kristal

tunggal” dari semikonduktor yang dipergunakan sebagai bahan untuk pembuatan

alat-alat tersebut. Hal ini disebabkan bahwa secara umum penambahan sedikit

ketidakmurnian mempengaruhi pembawa muatan, sehingga mempengaruhi

komponen yang akan dibuatnya. Sebaliknya, semakin sempurna kristalnya yang

berarti mempunyai kerusakan lapisan kristal yang sangat sedikit, kesempurnaan

kristal ini sangat menentukkan karakteristik dari komponen yang dibuatnya.

Jadi syarat utamanya adalah bagaimana mendapatkan semikonduktor yang

cukup murni dan bagaimana menambahkan sejumlah ketidakmurnian dengan

tepat untuk mendapatkan komponen semikonduktor kualitas tinggi. Sejak

ditemukannya transistor, teknologi pembuatan kristal maju dengan pesat, yang

memungkinkan produsen dapat membuat bahan semikonduktor elementair seperti Ge

dan Si, juga bahan semikonduktor komponen seperti Ga As dan CdTe yang sangat

khas.

1. Transistor 16

Transistor adalah alat semikonduktor yang dipakai sebagai penguat, pemotong

(switching), stabilisasi tegangan, modulasi sinyal atau fungsi lainnya.

Transistor dapat berfungsi semacam kran listrik, dimana berdasarkan

arus inputnya (BJT) atau tegangan inputnya (FET), memungkinkan pengaliran

listrik yang sangat akurat dari sirkuit sumber listriknya.

2. Dioda

Sebuah diodaberfungsi sebagai versi elektronikdari katup searah. Dengan

membatasi arah pergerakan muatan listrik, dioda hanya mengijinkan arus

listrik untuk mengalir ke satu arah saja dan menghalangi aliran ke arah yang

berlawanan.

3. Sel Surya

Sel surya atau sel photovoltaic, adalah sebuah alat semikonduktor yang terdiri

dari sebuah wilayah-besar diodap-n junction, di mana, dalam hadirnya cahaya

mataharimampu menciptakan energilistrik yang berguna. Pengubahan ini disebut

efek photovoltaic. Bidang riset berhubungan dengan sel surya dikenal

sebagai photovoltaics.

2.7 Contoh Studi/Riset Semikonduktor

Studi dan riset mengenai semikonduktor terus dilakukan dan dikembangkan

oleh para peneliti. Studi ini meliputi sintesis divais semikonduktor baru yang

memiliki keunggulan dibandingkan semikonduktor terdahulu, melalui modifikasi

bahan dan prosedur yang sudah ada. Salah satu contoh riset mengenai semikonduktor

adalah Studi Fotodiode Film Tipis Semikonduktor Ba0,6Sr0,4TiO3 Didadah Tantalum

oleh Irzaman tahun 2008. Pada penelitian ini dilakukan penumbuhan film tipis

17

Ba0,6Sr0,4TiO3 (BST) murni dan yang didadah tantalum pentoksida 5% (BSTT) di atas

substrat silikon (100) tipe-p dan di atas substrat Transparant Conductive

Oxyde(TCO) tipe-7056 menggunakan metode Chemical Solution Deposition (CSD)

dan spin coating pada kecepatan putar 3000 rpm selama 30 detik. Film tipis di atas

substrat silikon dipanaskan pada suhu 850 0C, 900 0C, dan 950 0C, sedangkan film

tipis di atas substrat TCO tipe-7059 dipanaskan pada suhu 400 0C, 450 0C, dan 500

0C. Dari hasil karakterisasi ketebalan menunjukkan ketebalan meningkat dengan

naiknya suhu pemanasan dari 400 0C sampai 500 0C sedangkan pada suhu pemanasan

850 0C sampai 950 0C ketebalan turun. Energi gap film tipis naik dengan naiknya

suhu pemanasan dari 400 0C sampai 500 0C tetapi dengan penambahan doping dapat

menurunkan energi gap film tipis. Nilai koduktivitas listrik film tipis BST dan BSTT

berada pada rentang material semikonduktor. Konduktivitas listrik film tipis secara

umum turun dengan naiknya suhu pemanasan. Doping tantalum yang diberikan,

secara umum dapat menaikkan konduktivitas listrik film tipis. Nilai konduktivitas ini

berubah terhadap perubahan intensitas cahaya yang jatuh pada film tipis. Dengan

demikian film tipis ini bersifat fotokonduktiv. Konstanta dielektrik film tipis turun

jika suhu pemanasan dinaikkan, namun doping tantalum dapat menaikkan konstanta

dielektrik film tipis. Dari hasil karakterisasi arus-tegangan didapatkan film tipis

BSTT bersifat fotodiode.

BAB III

PENUTUP 18

3.1 Kesimpulan

Dari makalah ini dapat disimpulkan beberapa poin penting yakni:

1. Semikonduktor adalah bahan yang bersifat setengah konduktor karena celah

energi yang dibentuk oleh struktur ini lebih kecil dari celah energi bahan isolator

dan lebih besar dari celah bahan konduktor sehingga memungkinkan elektron

berpindah dari satu atom penyusun ke atom penyusun lain.

2. Semikonduktor terus mengalami perkembangan sejak ditemukannya sifat-sifat

semikonduktor PbS oleh Thomas Seebeck tahun 1821, dan terus berkembang

seiring dengan ditemukannya aplikasi baru semikonduktor dari waktu ke waktu.

3. Berdasarkan murni atau tidak murninya bahan, semikonduktor dibedakan

menjadi dua jenis, yaitu semikonduktor intrinsik dan ekstrinsik. Semikonduktor

intrinsik adalah sebuah unsur semikonduktor kristal tunggal tanpa atom jenis

lain didalamnya dimana kepadatan elektron dan hole adalah sama (seimbang).

Sedangkan semikonduktor ekstrinsi adalah emikonduktor yang telah terkotori

(tidak murni lagi) oleh atom dari jenis lainnya melalui proses doping

(pengotoran).

4. Semikonduktor telah diaplikasikan secara luas pada berbagai material seperti

transistor, diode, dan sel surya.

5. Studi mengenai semikonduktor telah dan terus dilakukan oleh peneliti untuk

mendapatkan material yang unggul guna membantu memudahkan kehidupan

manusia.

DAFTAR PUSTAKA

Anonim, https://id.wikipedia.org/wiki/Semikonduktor , diakses 24 September 2015.

19

Irzaman, 2008, Studi Fotodiode Film Tipis Semikonduktor Ba0,6Sr0,4TiO3 Didadah Tantalum, Jurnal Sains Materi Indonesia, 10(1), 18-22.

Mulyanti, B., Mujamilah, Subagio, A., 2006, Sifat Struktur Semikonduktor Feromagnetik GaN-Mn yang Ditumbuhkan dengan Metode PA-MOVCD, Jurnal Sains Materi Indonesia, 279-284.

Raya, Indah, 2014, Hibah Penelitian Buku Ajar: Kimia Anorganik Fisik dan Material,Universitas Hasanuddin, Makassar.

Saefuddin, A., 2009, Makalah Kimia Bahan, STT-PLN, Jakarta.

William L., Jolli, 1991, Modern Inorganic Chemistry, McGraw Hill International Edition.

20