pertumbuhan thin film terdiri dari beberapa fase yaitu nukleasi

7/25/2019 Pertumbuhan Thin Film Terdiri Dari Beberapa Fase Yaitu Nukleasi

1/5

Pertumbuhan thin film terdiri dari beberapa fase yaitu nukleasi, difusi, dan tumbuh pada

permukaan substrat. Jenis nukleasi yang terjadi pada proses pertumbuhan thin film

merupakan nukleasi heterogen yaitu suatu proses nukleasi yang melibatkan permukaan

(misalnya: substrat). Jadi, substrat memfasilitasi proses terjadinya nukleasi, dimana nantinya

nukleasi ini akan bergantung pada contact angleantara nuklei dan substrat. Termasuk reaksi

tidak spontan. Terdapat 3 mode dasar nukleasi, yaitu pertumbuhanIslandatau Volmer!eber,

pertumbuhanLayeratau "rank#an der $er%e dan pertumbuhan Island-layeratau &transki

'rastono#.

pada proses pembentukan film juga terjadi penurunan energi bebas ibbs dan

peningkatan energi permukaan (energi antar muka). Perubahan total energi bebas ibss

G , akibat pembentukan nuklei ini diberikan dalam persamaan berikut.

G=a3 r3

v+a1r2

vf+a2r2

fsa2r2

sv ()

r adalah jarijari nuklei, vf ,

sf ,sv merupakan energi permukaan dari uapnuklei,

nukleisubstrat dan substratuap, dan v adalah perubahan energi bebas ibbs per satuan

#olum.

. *ntuk besaran konstanta geometri diberikan pada persamaan diba%ah ini.

a1=2(1cos ) (+)

a2=sin2

(3)

a3=3(23cos+cos2

) ()

-uklei akan stabil jika ukurannya lebih besar dari ukuran kritis(r)

. &aat keadaan kritis

dG /dr=0

d

dr(a

3r3

v+a1 r2

vf+a2 r2

fsa2 r2

sv)=0

3a3 r2

v+2a1r vf+2a2 r fs2a2r sv=0

r

=

2(a1 vf+a2 fsa2sv)

a3

r 2 G v ()


2/5


3/5

1alam fase gas, molekul gas terus bergerak dan bertabrakan antara molekul itu

sendiri serta dengan dinding %adah. Tekanan gas adalah hasil transfer momentum dari

molekul gas ke dinding. 1iba%ah ini merupakan persamaan yang mengungkapkan

kebergantungan antara mean free pathdengan tekanan gas.

mfp=510

3

P (0)

denganmfp adalah mean free path(m) dan P adalah tekanan (torr). 'etika tekanannya

berada diba%ah 103

torr, molekul gas hanya bertabrakan dengan dinding ruang #akum

atau tidak ada tabrakan antara molekul gas dengan sesamanya. Jumlah molekul gas yang

menumbuk permukaan persatuan %aktu diberikan oleh fluks .

7erdasarkan pada geometri sistem dan tekanan yang terlibat, alliran gas dapat

dibedakan menjadi tiga, yaitu aliran molekuler bebas (freemolecular flow), aliran menengah

(intermediate flow), dan aliran kental (viscous flow). Pernyataan diatas diilustrasikan pada

gambar 0. Pada keadaanfreemolecular flow, jumlah molekul sangat sedikit (keadaan #akum

tinggi), sehinggamfpD atau mean free pathantara molekul lebih besar dari dimensi

sistem, dan hanya terdapat tumbukan antara molekul dengan dinding sistem saja. Pada

tekanan tinggi, terdapat banyak molekul sehingga terjadi tumbukan antar molekul gas karena

mean free pathsemakin berkurang.

Pada keadaan ini, jenis aliran gasnya yaitu viscous flow atau aliran kental. -amun, pada

keadaan dimana

mfpD

, sudah pasti tidak akan ada tumbukan antara patrikel gas dengan

dinding sistem. 1iantara keduanya terdapat keadaan yang merupakan keadaan transisi antara

freemolecular flowdan viscous flow, yaitu intermediate flow.

7erdasarkan gambar dan tabel dapat ditegaskan bah%a semakin besar massa jenis suatu

gas, maka semakin besar pula tekanan gasnya, sedangkan mean free path nya akan semakin

keil. 1engan demikian, laju alirnya mendekati kearah aliran #iskos jika mean free path nya

akan semakin keil.

5.4.1.1.Laser Beam Evaporation


4/5

;laro

1ilakukan #ariasi arus dalam penguapan 7i (mengubah jumlah atom 7i yang

menempel pada substrat).

?aju deposisi88 terdapat lebih banyak nanopartikel pada permukaan film.

*kuran partikel 88 jumlah 7i 88.

1opping 7i dalam film Ti=+dapat meningkatkan kinerja fotokatalitik.

5.4.1.2.Electron Beam Evaporation(EBE)

Pemanasan filamen: "ilamen panas memproduksi berkas elektron yang tereksitasi

Pemanasan bahan:&umber panas merupakan berkas elektron yang dihasilkan dari tahap

pertama, digunakan magnet untuk mengarahkan gerak elektron.

Kondensasi :&etelah material berubah menjadi uap, menudian memenpel pada substrat dan

terkondensasi.

5.4.1.3.Modified Activated Reactive Evaporation(M Arc)

&ahoo dkk mengaplikasikan metode $ ;r untuk membuat Thin filmtembaga oksida (@u=)

dengan oksidasi langsung dari uap reaktif thin filmtembaga nitrat @u3-.

Prosedur:

Thin film @u3- diendapkan pada substrat kaa (suhu ruang) dan dihubungkan dengan

katoda frekuensi radio (A").

Tekanan yang digunkan yaitu mTorr.

"ilm dianil selama jam pada temperatur yang berbeda (+6636B@).

5.4.2.Molecular Beam Epitaxy(MBE)

1igunakan hamber ultra high vacuum(tekanannya 66torr).

*ap atom antara satu sama lainnya tidak saling berinteraksi

Mean free pathatom 8 daripada jarak antara sumber dengan substratnya.

?ingkungan sangat bersih, suhu pertumbuhan rendah (misalnya 6C@ untuk a;s),

sehingga dapat membatasi prose difusi.


5/5

&ong dkk menumbuhkan film Dn&bE7iEpada substrat a;s dengan $7/ pada substrat

a;s.

@hamber terdiri dari sel filamen efusi ganda untuk Dn dan a, sel filamen tunggal

untuk 7i dan katup untuk &b dan ;s.

?aju pertumbuhan keepatan rendah (6.+ FmGh), tekanan 3H6 .H62Torr.

Prosedur:

&ubstrat dianil pada suhu 06B@, didinginkan hingga suhunya 0+6B@ (tumbuh lapisan

a;s tebal 6nm)

1idinginkan jadi 6B@ (tumbuh a&b tebal +66 nm), +6 B@ (tumbuh Dn&b tebal

36nm diatas lapisan a&b)

1ipanaskan menjadi 3 B@ dan 35 B@ (tumbuh Dn&bE7iE).

5.4.3. S!""erin#

Proses pelepasan atom atau molekul dari material target (sampel) dengan

menggunakan ion berenergi tinggi.

1igunakan tekanan #akum tinggi dan substrat yang digunakan berbentuk %afer

Target dan substrat letaknya saling berhadapan ( berperan sebagai elektroda).

$edium a%al berupa gas inert (argon) tekanan 66mTorr

Terjadi luutan elektron pada elektroda ketika diberi tegangan

/lektron bebas energetik diperepat oleh medan listrik sehingga bertumbukan dan

mengionisasi atom argon.

Don menembus ke dalam bahan dan menyimpan energinya didalam substrat untuk

meningkatkan proses pelingkupan (coverage).

pertumbuhan thin film terdiri dari beberapa fase yaitu nukleasi

Documents