Studi Pengaruh Perbandingan Pb/Zr/Ti terhadap Struktur, Komposisi Fase, dan Morfologi Kristal Lapisan Tipis PZT (PbZrxTi1-xO3)
| Main Author: | Lapailaka, Titus |
|---|---|
| Format: | Thesis NonPeerReviewed |
| Terbitan: |
, 2013
|
| Subjects: | |
| Online Access: |
http://repository.ub.ac.id/157507/ |
Daftar Isi:
- Keramik adalah senyawa yang mengandung unsur logam dan non logam. Contohnya adalah bahan piezoelektrik seperti Pb(Zr,Ti)O 3 atau disingkat PZT. Keramik timbal zirkonat titanat (PZT) dapat disintesis dengan berbagai macam cara antara lain: reaksi fase padat, presipitasi dan sol-gel. Metoda sol gel merupakan metode yang paling baik dalam mensintesis film tipis PZT/ Metode ini memiliki keunggulan yaitu prosesnya yang relatif mudah, kontrol stoikiometri yang baik, temper atur proses yang rendah , d an produk dengan tingkat kemurni an yang tinggi. Teknik pembuatan gel dan lap i san film PZT dengan proses sol gel mulanya dengan menggunakan penstabil larutan metoksi etanol (MOE). Penstabil MOE b ersifat tera t ogeni k dan d apat m enyebabkan bahaya neuro logi dan he matologi pada t ingk a t p pm (Wu,dkk 2000) seh ingga alternatif lain penggunaan penstabil bukan metoksietanol dibutuhkan dalam sintesis PZT yang lebih aman . Salah satu penstabil yang cukup aman digunakan dalam mensintesis lapisan tipis PZT yaitu asetil aseton. Asetil aseton adalah reagen pengkelat untuk menekan reaksi hidrolisis yang cepat. Tidak peka terhadap kelembaban, Film PZT diperoleh dari asetil aseton akan tanpa retak dan stabil Pengaturan komposisi bahan PZT penting dilakukan untuk mendapatkan lapisan tipis PZT dengan sifat listrik yang diinginkan. Lapisan tipis PZT akan menunjukkan sifat listrik piezoelektrik maksimum ketika struktuk kristalnya berupa perovskit dengan perbandingan Zr/Ti pada daerah Morphotrophic Phase Boundry (MPB). Fase perovskite PZT dengan struktur tetragonal mulai terbentuk pada suhu sekitar 600 o C. Masalah pada saat proses pembakaran berlangsung terjadi penguapan PbO sehingga lapisan tipis PZT yang dihasilkan tidak akan stoikiometris. Oleh karena itu perlu mengkompensasi kehilangan Pb dengan cara bahan sumber Pb yang digunakan ditambah berlebih pada tahap sintesis. Dengan demikian maka pada penelitian ini akan dipelajari pengaruh perbandingan Pb/Zr/Ti terhadap struktur, komposisi fase dan morfologi kristal lapisan tipis PZT dengan metode sol gel menggunakan penstabil asetil aseton. Variasi komposisi perbandingan Zr/Ti adalah 52:48 dan 53:47 serta penambahan Pb 100, 102 dan 104 dipakai pada penelitian ini. Sintesis prekursor PZT dilakukan dengan metode sol-gel menggunakan penstabil asetilk aseton melalui proses refluks. Pembuatan lapisan dilakukan melalui teknik spin coating menggunakan substrat silikon (100) dan dianiling pada temperatur 600 o C. Karakterisasi awal prekursor PZT untuk mengidentifikasi pembentukan ikatan M-O-M yang terbentuk dan senyawa organik yang dihilangkan selama proses sol-gel menggunakan FT-IR. Analisis termal menggunakan DSC-TGA untuk mengetahui temperatur kristalisasi dan senyawa residu organik yang dihilangkan. Karakterisasi struktur kristal serbuk dan lapisan tipis PZT menggunakan XRD dan untuk mengetahui morfologi dan komposisi menggunakan SEM-EDX. Hasil penelitian menunjukkan bahwa metode sol-gel dengan penstabil asetil aseton dapat menghasilkan PZT yang teridentifikasi memiliki struktur perovskit. Hasil analisis dengan FT-IR menunjukan untuk proses sol dan proses gel terdapat gugus C-O, C=O dan C-H sedangkan untuk sampel serbuk didominasi oleh ikatan M-O-M. Berdasarkan hasil uji DSC-TGA temperatur kristalisasi PZT adalah 602,31). Teknik spin coating dan aniling pada temperatur 600 o C dapat menghasilkan lapisan tipis dan menumbuhkan kristal PZT pada substrat silikon (100). Perbandingan Pb/Zr/Ti memberikan pengaruh pada struktur kristal yang tumbuh, dimana semakin bertambahnya jumlah Pb dan bertambahnya jumlah Zr atau berkurangnya jumlah Ti menyebabkan adanya struktur kristal lain yaitu ZrO 2 yang muncul semakin meningkat, prosentase fase tetragonal yang terbentuk semakin bertambah dan dominan, ukuran kristal ( crystallite size ) semakin besar, morfologi kristal lapisan tipis PZT menunjukkan ukuran butir ( grain size ) semakin bertambah, serta ketebalannya sedikit mengalami peningkatan.