teknologi laser berbasis semikonduktor organik

8/11/2019 Teknologi Laser Berbasis Semikonduktor Organik

1/6

TEKNOLOGI LASER BERBASIS SEMIKONDUKTOR ORGANIK

Penemuan sumber cahaya merupakan salah satu pencapaian terbesar dalam sejarah

peradaban manusia. Pada zaman dahulu, terdapat dua teori yang mencoba menjelaskan mengapa

manusia dapat melihat suatu objek, yaitu (1) Ptolemy dan Euclidmenjelaskan bahwa penglihatan

manusia terjadi akibat mata kita memancarkan berkas cahaya; () !ristoteles menjelaskan bahwa

penglihatan manusia terjadi akibat mata kita menerima suatu bentuk "isis dari objek yang kita

lihat. !kan tetapi, pada tahun 1#11, dalam bukunya yang berjudul Book of Optics, !l$%asan &bn

%aytam (!l$%azen) mengemukakan sebuah teori baru yang menjelaskan bahwa berkas cahaya

dari suatu sumber tertentu (yang tidak berasal dari objek yang sedang kita lihat) dipantulkan oleh

objek tersebut. 'elanjutnya, teori inilah yang mendasari prinsip optika modern yang menjelaskan

mengenai prinsip kerja lensa, cermin, kamera, dan alat optik lainnya yang akan kita bahas lebih

lanjut perkembangannya hingga teknologi laserberbasis semikonduktor organik dalam artikel

ini.

Perjalanan sumber cahaya yang digunakan umat manusia, mulai dari sinar matahari,

cahaya lilin, cahaya buatan dari percikan listrik, cahaya dari lampu pijar, dan akhirnya laser.

'udah sekitar delapan abadterakhir ini manusia mencoba memanipulasi cahaya dari

berbagai sumber daya alam dan mengembangkan banyak elemen, perlengkapan, dan sistem optik

yang memungkinkan kita melihat bintang$bintang, planet$planet dan juga untuk mengamati

mikroorganisme. alaupun demikian, ide mengenai pembuatan sumber cahaya buatan baru

muncul pada pertengahan abad ke$1.

Pada tahun 1*#, 'ir %umpry +ay telah mendemonstrasikan lampu pijar pertama

dengan mengalirkan arus melalui sebuah keping platina tipis, tetapi penelitian di bidang ini

berjalan lambat sebelum dirumuskannya teori cahaya sebagai gelombang elektromagnet.
http://2.bp.blogspot.com/-Tt61C9rzKjk/Uuc0wszmXUI/AAAAAAAAAJw/MiyC4Wsin50/s1600/ed24-teknologi-1(2).jpg


2/6

-emudian, lampu pijar yang ditemukan Edisonmenjadi sumber cahaya buatan yang telah

berhasil mengubah arah peradaban manusia, walaupun sekarang sudah jarang digunakan karena

"aktor e"isiensi. 'umber cahaya seperti ini bekerja dengan prinsip emisi termionika, yaitu sebuah

"ilamen dipanaskan dengan mengalirkan arus listrik kemudian ia dapat memancarkan radiasi,

baik itu radiasi tampak maupun in"ramerah, bergantung pada material "ilamennya.

'ecara "isika, pada pertengahan abad ke$1, ichael /aradaymenyatakan bahwa cahaya

itu tidak lain hanyalah suatu bentuk dari garis$garis getaran listrik dan magnet. !kan tetapi, 10

tahun kemudian, tepatnya pada tahun 1*1, 2ames 3lerk a4wellmerumuskan bahwa "enomena

kelistrikan dan kemagnetan merupakan suatu kesatuan dalam teori elektromagnetisme yang tidak

dapat dipisahkan satu sama lain. Penelitian ini kemudian dilanjutkan oleh a4 Planck (1*0* 5

167) yang ber"okus pada permasalahan radiasi benda hitam dan hubungan antara "rekuensi

radiasi dan temperatur dari objek yang memancarkan cahaya. +alam teorinya, Planck

menyatakan bahwa gelombang elektromagnetik dapat dipancarkan dalam bentuk kuanta

(kelompok) yang disebut kuanta foton. %ingga kemudian pada tahun 1#0, !lbert

Einsteinmenjelaskan "enomena kuantisasi cahaya ini dalam publikasinya tentang efek

fotolistrikyang menyatakan bahwa cahaya adalah suatu gelombang, tetapi juga suatu partikel,

bergantung pada sudut pandang pengamat. 8eori ini yang kemudian menjadi teori utama untuk

menjelaskan interaksi cahaya dan materi. !tas penemuan inilah !lbert Einstein dianugerahi

hadiah nobel pada tahun 11.

'elain mengemukakan teori e"ek "otolistrik, Einstein juga mengusulkan keberadaan tiga

proses mendasar di dalam interaksi cahaya dan materi9 (1)Absorpsi(penyerapan cahaya);

()Emisi (pemancaran cahaya) spontan; (:)Emisi terstimulasi. +ua proses yang pertama
http://1.bp.blogspot.com/-cXXoAIJOs7g/Uuc1FuaFcOI/AAAAAAAAAJ4/8J4pW7lc7LE/s1600/ed24-teknologi-2.jpg


3/6

merupakan konsekuensi dari hukum kekekalan energi dari teori kuantisasi yang digagas oleh

Planck. !kan tetapi, adanya proses emisi terstimulasi akan menyederhanakan penjelasan atas

spektrum radiasi benda hitam. %al ini disebabkan karena dalam proses emisi terstimulasi ini

sebuah atom yang tereksitasi, selain dapat meluruh energinya akibat emisi spontan juga dapat

meluruh apabila berinteraksi dengan sebuah "oton dengan memancarkan kloningnya

(kembarannya). 'ehingga proses emisi terstimulasi ini dapat dipandang sebagai proses absorpsi

negati" oleh material yang berdampak pada kemungkinan untuk membangkitkan dan

memperkuat suatu radiasi berenergi yang bersi"at koheren dalam perambatannya. ekanisme

inilah yang kemudian menjadi dasar "isis dalam pengembangan sinar !'E< (Light

Amplification by Stimulated Emission of Radiation) pada abad ke$# oleh =ordon =ould.

=ambar kiri9 Proses absorpsi dan emisi cahaya pada material. 3ahaya yang diabsorbsi

akan membuat electron di material tersebut tereksitasi. -emudian, pada saat electron tersebutkembali ke keadaan dasar, cahaya akan diemisikan dari material tersebut berupa "luoresensi.

=ambar kanan9 Proses terjadinya emisi terstimulasi yang merupakan prinsip dasar laser. Pada

saat electron material tersebut tereksitasi, terjadi interaksi antara electron tereksitasi tersebut

dengan "oton cahaya lain, sehingga menstimulasi proses kembalinya electron ke keadaan dasar

lebih cepat. !kibatnya, diemisikanlah "oton cahaya yang menyerupai "oton cahaya yang

berinteraksi tersebut.
http://1.bp.blogspot.com/-202ILRB21vo/Uuc1fLSSkDI/AAAAAAAAAKA/8tjqa9Sc0EY/s1600/ed24-teknologi-3.jpg


4/6

>erbagai jenis laser yang memancarkan cahaya dengan berbagai macam panjang gelombang.

'aat ini, laser banyak digunakan pada hal$hal yang berhubungan dengan keseharian kita. 'elain

itu, laser juga menjadi salah satu alat utama para ilmuwan untuk mempelajari si"at$si"at baru

material.

Pada tahun 106, 3harles %. 8ownes mendemonstrasikan !'E< (Microwave

Amplification by Stimulated Emission of Radiation) dengan meman"aatkan inersi populasi

antara dua leel molekuler dari amonia untuk memperkuat radiasi pada rentang panjang

gelombang mikro yaitu sekitar 1,0 cm. >eberapa tahun kemudian, seorang "isikawan bernama

8heodore %. aiman berhasil menyelesaikan pembuatan laser untuk pertama kalinya dengan

cara memompa sebuah kristal rubi (!l?:) secara optik yang menghasilkan radiasi pada panjang

gelombang 6 nm. Penemuan ini diikuti oleh penemuan lainnya seperti laser berbasis gas %e@e

oleh 2aan$>ennet$%erriot (tahun 1#); diode laser semikonduktor oleh


5/6

=ambar di atas9 olekul organik rubrene dan penampakan kristal tunggal rubrene, yaitu bahan

semikonduktor organik, yang bersi"at seperti plastik. =ambar bawah9 asa kini dan masa depan

deais elektronika berbasiskan bahan organik, kulit tangan buatan, sumber cahaya baru, karpet

pemancar listrik, dan mungkin juga laser. 'umber gambar9 8. 'ekitani, et al. @ature ater. , 61:

(##7).
http://2.bp.blogspot.com/-AUOREzf1vUs/Uuc2O0KvfLI/AAAAAAAAAKY/6woxtRz1xoc/s1600/ed24-teknologi-6.jpghttp://1.bp.blogspot.com/-4dj9SG76dKg/Uuc18WPQN0I/AAAAAAAAAKQ/yRYpnES9lvA/s1600/ed24-teknologi-5.jpg


6/6

=ambar atas9 Prinsip kerja organic light emitting diode (?E+) (sumber9 ?sram). =ambar

bawah9 3ontoh ?E+ untuk aplikasi lampu (sumber9 Philips), dan juga layar monitor pada

handphone 'amsung =ala4y.

'alah satu material laser yang sedang dikembangkan saat ini ialah laser berbasis semikonduktor

organik (Organic Semiconductor Laser, ?'). -arena material ini memiliki tingkat "leksibilitas

yang tinggi (seperti plastik), kombinasi bentuk yang berariasi, dan kemudahan proses

manu"aktur. !kan tetapi, hingga saat ini ?' yang dipompa secara elektrik masih belum

terealisasi dengan kata lain belum ada hasil yang benar$benar bisa memenuhi kriteria suatu laser.

-riteria$kriteria laser yang dimaksud disini antara lain seperti besarnya arus dan kerapatan

eksiton (pasanganelectronhole) yang cukup untuk menginduksi inersi populasi, penajaman

spektrum yang bergantung pada rapat arus, serta batas ambang yang jelas yang menunjukkan

peralihan dari proses emisi cahaya biasa menjadi cahaya laser. >eberapa alasan yang

menyebabkan kriteria$kriteria tersebut belum terpenuhi antara lain9 (1) rendahnya mobilitas

pembawa muatan holedan elektron (kurang dari 1#$:cm B$1s$1, misalnya untuk silikon C0## cm

B$1s$1), sehingga sangat sulit untuk menginjeksikan arus listrik yang besar ke dalam bahan

organik tersebut; () mudahnya eksiton dan "oton untuk menghilang yang disebabkan karena

kelemahan struktur deais Organic Light Emitting !iode(?E+), walaupun untuk aplikasi

lampu maupun display sangatlah baik. ?leh sebab itu, diperlukan pendekatan$pendekatan baru

yang dapat memberikan berbagai keuntungan, baik dari sisi optik maupun elektrik.

teknologi laser berbasis semikonduktor organik

Documents