ringkasan mbe-suci winarsih

8/10/2019 Ringkasan MBE-Suci Winarsih

1/4

Nama : Suci Winarsih

NPM : 140310100082

Ringkasan Molecular Beam Epitaxy(MBE)

Molecular Beam Epitaxy(MBE) adalah teknik Ultra High Vacuumdengan

tekanan (10-11sampai 10-12 Torr) untuk menumbuhkan struktur monolayer yang

memiliki kemurnian tinggi. MBE ditemukan oleh J. R. Arthur dan Alfred Y. Cho

pada tahun 1960, dimana keduanya dapat menumbuhkan layer GaAs (Gallium

Arsenide) dengan menggunakan MBE1. Tahun 1998 keduanya dianugerahi Nobel

bidang Fisika atas jasanya tersebut. Jenis film yang dapat ditumbuhkan adalah

bahan semikonduktor, isolator, dan superkonduktor dengan kemurnian tinggi.

Hasil film yang ditumbuhkan dapat digunakan untuk keperluan penelitian dan

industri.

MBE memiliki beberapa komponen utama2, diantaranya :

a. Sistem Vakum

b.

LiquidN2Cryopanels

c.

Effusion Cells

d. Substrate Manipulator

e.

Reflection High Energy Electron

Diffraction(RHEED)

Gambar 1. Sistem MBE

2

a. Sistem Vakum ; material penyusun pada sistem vakum berbahan stainless

steel agar resisten terhadap suhu. Sistem vakum dalam keadaan Ultra High

Vacuum dan merupakan tempat tumbuhnya film. Sistem vakum dilengkapi

pumping systemyang terdiri dari pompa ion, dengan sublimasi Ti, danpompa

cryogenicuntuk memompa gas jenis tertentu. Fungsi pumping systemadalah

untuk meninimalkan residu impuritas.


2/4

b.

LiquidN2Cryoplanels ; N2 ini mengelilingi seluruh chamber walldan yang

menyebabkan chamber bersuhu rendah sekitar 7 Kelvin. Hal ini berguna

untuk proses evaporasi molekul gas pada substrat.

c.

Effusion Cells; merupakan bagian terpenting dari MBE yang harus memiliki

flux stabil dan homogen serta harus berisi molekul gas yang murni tiap cell-

nya. Biasanya ada 6 sampai 10 effusion cells pada MBE. Makin banyak

effusion cells berarti makin banyak jenis gas yang bisa dimasukkan maka

jenis film yang dapat ditumbuhkan beragam. Molekul gas akan dikeluarkan

dari effusion cells melalui shutter, dimana kecepatan penembakan molekul

gas harus lebih cepat dibanding tingkat pertumbuhannya dan dikendalikan

oleh komputer. Gas berada di bagian crucible pada effusion cells dengan

dipanaskan sampai 1300oC.

d.

Substrat Manipulator ; substrat dapat diputar 180o oleh CAR (Continuous

Azimuthal Rotation) agar film yang tumbuh rata dan homogen di seluruh

permukaan substrat

e.

Reflection High Energy Electron Diffraction (RHEED) ; untuk mengontrol

ketebalan dan komposisi film yang terbentuk dengan prinsip elektron

ditembakkan ke substrat yang sedang ditumbuhkan lalu elektron terdifraksi

dimana hasil difraksinya akan membentuk sudut berbeda saat mengenai satu

atom, dua atom, dan saat seluruh substrat telah dipenuhi atom.

Proses saat pertumbuhan film dengan teknik MBE :

a.

Atom pembentuknya (misal film GaAs maka gas yang ditembakkan adaah

GA dan As) ditembakkan satu per satu atom ke substrat. Atom akan

menempati substrat

b.

Atom yang satu dan atom yang lain akan bergabung dan membentuk cluster

di substrat. Atom yang tidak membentuk clusterakan menguap

Teknik MBE sebenarnya tidak jauh berbeda dengan teknik MOCVD

(Metalorganic Chemical Vapor Deposition). Kedua teknik ini memiliki kesamaan

yaitu Ultra High Vacuum, hanya saja tekanan pada MOCVD lebih tinggi

dibanding MBE yaitu 10-10 Torr. Kemudian, film ditumbuhkan saat molekul

pembentuknya berfase gas, substrat dikedua teknik juga diputar untuk


3/4

homogenisasi layer yang terbentuk. Dan ada kontrol lapisan layer, di MOCVD

digunakan RAS (Reflectance Anisotropy Spectroscopy) sedangkan di MBE

digunakan RHEED (Reflection High Energy Electron Diffraction). Perbedaan

sistem pengkontrolan ini adalah RAS menggunakan cahaya ditembakkan ke

substrat kemudian cahaya akan direfleksikan dan spektrum akan terdeteksi lalu

mengindikasikan kondisi permukaan substrat4. Pada RHEED, elektron yang

ditembakkan ke substrat dan elektron akan terdifraksi dengan membentuk sudut

berbeda saat mengenai satu atom atau dua atom dan saat mengenai substrat yang

telah terpenuhi atom.

Sedangkan perbedaan kedua sistem ini, pada MBE proses yang terjadi

adalah ballistic transport4(molekul gas ditembakkan satu per satu pada substrat)

dimana penembakan gas dilakukan oleh shutter dimana kecepatan

penembakannya dikendalikan komputer. Flux pada effusion cells stabil dan

homogen. Cluster terbentuk setelah molekul gas menempel di substrat sehingga

dihasilkan film dengan ketebalan yang homogen secara keseluruhan. Sedangkan

pada MOCVD, kecepatan aliran gas menyebabkan transport massa molekul gas

sehingga terjadi reaksi kimia dan reaksi kinetik antara gas dan substrat lalu

molekul gas akan menempel pada substrat dan membentuk cluster, akan tetapi

cluster bisa juga terbentuk saat molekul gas belum mencapai substrat sehingga

homogenitas film pada teknik ini terbatas.


4/4

DAFTAR PUSTAKA

[1]http://web.centre.edu/dunnk/Che233/Fall_04/Presentations/Molecular%20Bea

m%20Epitaxy.ppt. Diakses pada 8 Oktober 2013

[2] R. Fornari, L. Sorba, Eds.Crystal Growth of Material for Energy Production

and Energy-Saving Application. (Edizioni ETS, Pisa, 2001). Diakses pada

6 November 2013

[3]http://www.tasc.infm.it/research/amd/file/school.pdf.Diakses pada 8 Oktober

2013

[4]http://www.tasc.infm.it/research/amd/corso/epitaxy3.pps.Part III

Metalorganic Chemical Vapor Deposition. Diakses pada 11 November

2013
http://web.centre.edu/dunnk/Che233/Fall_04/Presentations/Molecular%20Beahttp://web.centre.edu/dunnk/Che233/Fall_04/Presentations/Molecular%20Beahttp://web.centre.edu/dunnk/Che233/Fall_04/Presentations/Molecular%20Beahttp://www.tasc.infm.it/research/amd/file/school.pdfhttp://www.tasc.infm.it/research/amd/file/school.pdfhttp://www.tasc.infm.it/research/amd/file/school.pdfhttp://www.tasc.infm.it/research/amd/corso/epitaxy3.ppshttp://www.tasc.infm.it/research/amd/corso/epitaxy3.ppshttp://www.tasc.infm.it/research/amd/corso/epitaxy3.ppshttp://www.tasc.infm.it/research/amd/corso/epitaxy3.ppshttp://www.tasc.infm.it/research/amd/file/school.pdfhttp://web.centre.edu/dunnk/Che233/Fall_04/Presentations/Molecular%20Bea

ringkasan mbe-suci winarsih

Documents