catatan kuliyah : CSD

 

CSD (Chemical Solution Deposition)

Merupakan salah satu metode yang digunakan untuk fabrikasi lapisan tipis (thin film), dimana sampel yang dibuat berbentuk cair. Ada 3 tahap proses dalam metode ini, yaitu :

1.      Pembuatan larutan

Pada proses ini, larutan sampel yang akan digunakan HARUS HOMOGEN. Homogen atau tidaknya larutan akan mempengaruhi hasil TF yang dibuat, biasanya lapisan akan menjadi getas dan akan berpengaruh pada karakterisasi. Pada pembuatan larutan ini ada parameter yang harus diperhatikan, yaitu viskositas larutan (berpengaruh pada Molaritas larutan). Larutan yang digunakan tidak boleh terlalu kental, karena pada saat pemutaran pada proses Spin Coating akan menyebabkan larutan menggumpal di permukaan substrat, sehingga lapisan akan menjadi getas.

2.      Deposisi larutan

Metode deposisi larutan ada 2 yaitu Spin Coating dan Tape Coating (sejauh yang saya ketahui :D ), akan tetapi pada artikel ini saya menggunakan metode Spin Coating. Metode Spin Coating adalah suatu metode penumbuhan lapisan tipis pada substrat dengan cara meneteskan cairan kepusat substrat yang diputar. Alat untuk metode Spin Coating adalah Spin Coater.

Tahap – tahan proses Spin Coating :

a.       Deposisi lapisan pelapis diatas substrat

Pada proses ini dapat menggunakan pipet dengan meneteskan larutan pelapis diatas substrat

b.      Langkah penipisan cairan pelapis

Substrat yang telah ditetesi larutan pelapis, kemudian diputar dengan kecepatan putar tinggi. Putaran pada substrat akan menyebabkan larutan menyebar dan menempel keseluruh permukaan substrat, dan terkadang terdapat larutan yang terpecik keluar substrat. Besarnya kecepatan putar tergantung pada bahan.

c.       Ketika substrat pada kecepatan konstan (sesuai yang diinginkan), yang dicirikan dengan penipisan lapisan pelapis secara perlahan – lahan, sehingga didapatkan ketebalan larutan yang homogen.

d.      Ketika substrat diputar pada kecepatan konstan dan terjadi penguapan pelarut.

3.      Thermal Process (Perlakuan panas)

Proses perlakuan panas pada CSD meliputi :

a.       Hidrotermal

Penguapan kandungan air pada senyawa dengan menggunakan panas tertentu, sehingga kandungan air menjadi berkurang. Suhu yang digunakan pada proses ini berkisar dari 100^oC (merupakan titik didih air, dan terjadi penguapan) sampai dengan 300^oC.

b.      Pirolisis

Dekomposisi pada bahan melalui proses pemanasan tanpa / sedikit oksigen. Proses pirolisis bertujuan untuk menghilangkan unsur – unsur yang tidak diinginkan dalam sampel, dan menghilangkan air jika ada yang terjebak dalam bahan sampel. Pemanasan pada proses pirolisis menggunakan suhu tinggi, yaitu lebih dari 300^oC sampai 400^oC.

c.      Annealing

Prinsip annealing adalah memanaskan sampel pada suhu tertentu, kemudian menahannya pada waktu tertentu, kemudian didinginkan dengan lambat. Arah proses annealing ini adalah menjadikan sampel ke kristal / amorf.

Pada proses annealing ini terdapat 3 tahapan :

·   Pemanasan sampel dengan suhu tertentu, dimana suhu yang digunakan antara 500^oC – 1000^oC.

·   Sampel ditahan dalam waktu tertentu.

·   Dan didinginkan secara perlahan ketika sampel diinginkan menjadi kristal, dan didinginkan secara cepat ketika sampel diinginkan menjadi amorf.

Skema proses Annealing

Variasi jumlah lapis pada thin film : semakin banyak jumlah lapis, semakin tebal lapisannya. Untuk mengukur ketebalan dapat meggunakan SEM dan DEGTA. Akan tetapi pada uji XRD, semakin banyak jumlah lapis, intensitas makin tinggi disemua puncak. Bisa diketahui bahwa larutan sudah homogen, adalah dilihat dari lapisan yang rata dan gradasi warna. Pengaruh kecepatan putar pada proses Spin Coating : untuk jumlah lapis yang sama, semakin tinggi kecepatan putarnya, semakin tipis lapisan tersebut. Akan tetapi deposisi molekulnya berkurang, sehingga berpengaruh pada hasil XRF. Variasi suhu : berpengaruh pada ukuran butir kristal, semakin tinggi suhu, semakin besar ukuran butirnya (SEM).