MAKALAH
EPITAXY METHOD Diajukan Untuk Memenuhi Salah Satu Tugas Mata Kuliah Metode Eksperimen Fisika Material Dosen Pengampu : Dr.Hj. Hasniah Aliah! M.Si.
"leh : Mia #ohmatul Hasanah $$%&'%''(%
JURUSAN FISIKA FISIKA FAKULTAS SAINS DAN TEKNOLOGI UNIVERSITAS ISLAM NEGERI SUNAN GUNUNG DJATI BANDUNG
2016
KATA PENGANTAR Puji dan syukur penulis panjatkan ke hadirat Allah SWT, sehingga atas petunjuk dan karunia-Nya penulis dapat menyelesaikan makalah yang berjudul : “ EPITAXY METHOD”. akalah ini disusun untuk memenuhi salah satu tugas mata kuliah met!de
eksperimen
"isika
material.
#alam
makalah
ini,penulis
menjelaskan tentang met!de penelitian Epitaxy. Penulis menyadari bah$a dalam makalah ini masih banyak kekurangan. %ntuk itu penulis mengharapkan saran dan masukan yang bersi"at membangun. Sem!ga makalah ini dapat memberi man"aat yang besar bagi yang memba&a dan mempelajarinya. Aamiin.
'andung,
()*+
Penulis
$
DAFTAR ISI
KATA PENGANTAR DAFTAR ISI
i
ii
BAB I PENDAHULUAN 1 1.1
LATAR
BELAKANG............................................................... ................ 1 1.2
RUMUSAN
MASALAH................................................................ ........... 1 1.3
TUJUAN............................................................
......................................... 1 BAB II PEMBAHASAN 2.1
PENGERTIAN
EPITAXY............................................... ................... ...... 3 2.2
TIPE
EPITAXY .................................................................. ....................... 3 2.3 PEMBAGIAN EPITAXY .................................................................. ........ 4 2.3.1 LIQUID DROP EPITAXY (LDE) ................................................ 4 2.3.2 METALORGANIC CHEMICAL VAPOR DEPOSITION (MOCVD) ............................................................... ................................. 5 2.3.3 MOLECULAR BEAM EPITAXY (MBE)..................................... 6
)
2.4
MATERIAL DAN PROSEDUR
EPITAXY ............................................ 7 2.5 HASIL OUTPUT! EPITAXY ................................................................. " BAB III PENUTUP 3.1
KESIMPULAN...................................................
....................................... # DAFTAR PUSTAKA
iii
%
BAB I PENDAHULUAN 1.1
L$%$& B'($)$*+ De*asa ini! metode penelitian ang dipakai untuk
mengam+il data sudah ada +er+agai ma,am. Metode sendiri merupakan suatu ,ara untuk mengam+il data pada suatu
penelitian
dengan
,iri
khas
sendiri.
Semakin
menuntutna pengam+ilan data! maka peneliti +erusaha men,ari se+anak mungkin metode ter+aru dengan hasil ang le+ih e-sien dari metode se+elumna. Epitaxy method merupakan se+uah metode ang digunakan untuk menum+uhkan atau mem+uat lapisan kristalin diatas se+uah su+strak. apisan terse+ut dise+ut dengan lapisan epita/ial. Epitaxy method +iasa digunakan pada teknologi semikonduktor lapisan
karena
dengan
penusun
metode
kualitas
utamana
ang
ini
+isa
tinggi.
+erhu+ungan
menghasilkan Karena
dengan
+ahan
sena*a
semikonduktor! maka hasilna juga +erupa lapisan tipis semikonduktor. "leh karena itu! perlu dipelajari +agaimana ,ara menggunakan metode ini terutama dalam +idang eksperimen -sika material. 1.2
R,-,$* M$$($/ 0erdasarkan latar +elakang diatas! maka di+uat
rumusan masalah se+agai +erikut : $. Apa pengertian Epitaxy 1 ). Apa saja tipe dari epitaxy 1 %. 0agaimana pem+agian epitaxy 1 (. Apa saja +ahan penusun serta +agaimana proses epitaxy 1 2. Apa hasil akhir dari metode epitaxy 1 1.3
T,,$* P'*,(i$*
$
Adapun tujuan dari penulisan ini adalah se+agai +erikut : $. Untuk mengetahui pengertian epitaxy ). Untuk mengetahui tipe epitaxy %. Untuk mengetahui pem+agian dari
metode
epitaxy (. Untuk mengetahui +ahan penusun serta proses epitaxy 2. Untuk mengetahui hasil akhir dari metode epitaxy
)
BAB II PEMBAHASAN 2.1
P'*+'&%i$* Epita! Epitaxy se,ara +ahasa +erasal dari kata epi ang
+erarti atas dan taxis ang +erarti urutan. Epitaxy dapan diterjemahkan
se+agai
pengaturan
ang
mengatur
kete+alan dan pengotor. Epitaxy se,ara istilah merupakan pertum+uhan dari lapisan kristal tunggal ang +erada diatas su+strat kristalin. Epitaxy juga menunjukkan pada deposisi dari lapisan atas kristalin pada se+uah su+strat kristalin.
apisan
epitaxy a l.
terse+ut
Menurut
dise+ut
literatur
lain!
se+agai
lapisan
dise+utkan +ah*a
epitaxy merupakan proses pertum+uhan lapisan tunggal kristalin pada se+uah su+strat kristalin. Epitaxy adalah se+uah proses non3ekuili+rium ang mem+erikan gaa se+anding dengan tingkat jenuh suatu +ahan ang mene+a+kan peru+ahan material terse+ut menjadi masuk ke dalam 4ase kristal. Su+strat +erperan se+agai +ijih kristal! lapisan ang telah disimpan diam+il struktur kisina dan diorientasikan pada su+strat. Epitaxy +iasa digunakan pada de5ais optoelektronik seperti 6a! 7n dan 8. Hasil akhir ang didapatkan dari metode epitaxy +er+eda dari deposisi lapisan tipis ang ter+uat dari lapisan polycrystalline atau lapisan amor4. Epitaxy merupakan teknik untuk menum+uhkan kristal
dari
lapisan
ke
lapisan
dari
atomically
fat
dipermukaan kristal lain. 2.2
Ti' Epita! Metode ini +iasa digunakan untuk mem+uat lapisan
tipis semikonduktor. Ada +e+erapa pem+agian dari metode ini!
akni
homoepitaxy
%
dan
heteroepitaxy.
Pada
homoepitaxy, kristal tum+uh pada su+strat dari +ahan ang sama. 9ontohna dari lapisan silikon. Sedangkan heteroepitaxy, adalah pertum+uhan satu kristal pada su+strat lain ang memiliki per+edaan +ahan. apisan silikon selalu digunakan karena memiliki +er+agai +entuk diantarana dalam +entuk atomically fat, serta +er+agai
semikonduktor
kristal
dapat
tum+uh
diatas
silikon. 0ahan semikonduktor ang sering dipakai adalah gallium, arsenide dan germanium. Heteroepitaxy sendiri memiliki
+e+erapa
+agian!
akni
ada
Semikonduktor
ogam Heteroepitaxy dan Silikon Heteroepitaxy . Semikonduktor logam heteroepitaxy adalah salah satu truktur logam semikonduktor ang digunakan untuk contact
application.
epita/ialna
Meskipun
memper+olehkan
tidak
esensial!
peningkatan
lapisan mo+ilitas
elektron mele*ati jun,tion. 9ontohna seperti Fe pada 6aAs ang mungkin memiliki kesamaan karena ukuran kisi Fe adalah setengah dari 6aAs. Silikon heteroepitaxy +ukan termasuk +ahan ang ideal dilihat dari si4at elektrik dan optikna! namun Si mudah untuk diproses dan ketersediaan nati5e o/ide ang +agus telah mem+uatna menjadi +a,kground industri semikonduktor. Persatuan dari su+strat Si dengan lapisan sena*a
semikonduktir
dapat
meningkatkan
4ungsi
optoelektronika dan ke,epatanna. 8amun! ada +e+erapa kisi ang tidak sesuai dan masalah dalam kesesuaian si4at kimia antara Si dengan hampir seluruh logam 777 ; ang termasuk dalam pertum+uhan langsung. 2.3 P'-$+i$* Epita! Metode epitaxy se,ara khusus di+uat untuk dapat mengontrol pertum+uhan +ahan semikonduktor dengan kualitas ang paling +aik. Menggunakan teknik ini! kristal tunggal lapisan tipis semikonduktor dapat disintesis pada
(
+er+agai ma,am su+strat. Karena ke+utuhan pada de5ais semikonduktor
ang
semakin
komplek
meningkat!
+e+erapa teknik +aru +erhasil di+uat untuk memenuhi kepuasan ang mem+utuhkan sehingga j sendiri ter+agi kedalam
+e+erapa
ma,am!
diantarana
Liquid
Drop
Epitaxy (LDE), Metalorganic hemical !apor Deposition (M"!D) dan Molecular #eam Epitaxy (M#E). 2.".1
Li#$i% D&'p Epita! (LDE) Liquid drop epitaxy (LDE) adalah metode ang +isa melakukan pertum+uhan kristal dari tetesan suatu larutan. Metode ini merupakan metode ang paling lama dalam metode epitaksi. Metode ini +ekerja
dengan
menggunakan
uap
gas
ang
didinginkan agar ter+entuk menjadi kristal.
Metode ini menggunakan suhu ang sangat tinggi. Su+strat dimasukan ke dalam larutan ketika suhuna
sudah
konstan!
,ontohna
pada suhu
<''o9. Hasil akhir dari metode ini adalah lapisan dengan kualitas ang tinggi. $olycrystalline adalah padatan ang dihasilkan oleh metode ini. Metode ini tidak ,o,ok digunakan untuk
lapisan
pem+entukan
ang
+esar
kete+alan dan
karena
rendahna 4ormasi
permukaan.
Gaa& 2. 1 Li#$i% D&'p Epita! (LDE)
2
rendahna
2.".2
M*ta+'&,a-i C/*ia+ Vap'& D*p'0iti'-
(MOCVD) M"9;D +iasa digunakan se+agai metode untuk mempersiapkan struktur epitaxy al dengan deposisi atom pada
su+strat.
Teknik
ini
telah
memiliki
kemampuan untuk menghasilkan lapisan epitaxy dengan kualitas ang tinggi dan permukaan ang tajam. 0ahan utama ang digunakan pada metode ini adalah sena*a semikonduktor 777 ;. M"9;D dikenal juga se+agai metal%organic &apor phase epitaxy =M";PE> dan mem+utuhkan reaksi sena*a kimia. Hasil dari reaksi ini dalam deposisi
dan
pertum+uhan
semikonduktor
pada
su+strat dikenal dengan reaksi ,ham+er. 0iasana trymethylgallium =TM6a> dan amonia ang dipakai pada M"9;D untuk pertum+uhan 6a8. 9ara kerja dari M"9;D ini ,ukup sederhana. Atom dideposisi oleh prekursor ketika di+eri panas. M"9;D memiliki sedikit kele+ihan di+andingkan M0E karena memakai tekanan atomik ang rendah =%'' &'' torr>! namun memiliki harga reaktan ang dangat tinggi. #eaktan ang +asa dipakai untuk M"9;D adalah &olatile, famma'le dan toxic ang mem+ahaakan keselamatan. Selain itu! proses untuk M"9;D ini le+ih komplek di+andingkan dengan M0E karena terlalu +anak 5aria+el ang digunakan.
?
6am+ar ). ) Metal "rgani, 9hemi,al ;apor Deposition =M"9;D>
2."."
M'+*$+a& B*a Epita! (MBE) M0E ditemukan pertama kali oleh A.@! 9ho
pada
tahun
$?'.
Metode
ini
mena*arkan
kemungkinan untuk menum+uhkan lapisan epitaxy al pada
su+strat
Metode M0E e5aporasi.
kristalin
dengan
+isa dimasukan ke
M0E
se,ara
lapisan
atomik.
dalam +entuk
signi-kan
mengam+il
kele+ihan di+andingkan dengan metode lain. 0ahan utama ang digunakan pada metode ini adalah sena*a semikonduktor 777 ;. M0E dapat menghasilkan lapisan tipis ang ter+entuk pada tegangan atomik ang tinggi =+isa men,apai $'3$' torr>. #eaktan padatna dihasilkan dari target elemen dimana atom +ereksitasi dari emisi elektron +eam. Tingkat Bu/ +isa dikontrol menggunakan energi ang dimaskkan dari ele,tron +ea. #eaktan +isa juga dimasukkan dalam 4ase gas melalui kontrol massa. #esultan C molecular 'eam langsung diarahkan pada su+strat ang dipanaskan dan direaksikan agar ter+entuk lapisan. 0er+agai ma,am sum+er +isa dimatikan dan dinalakan menggunakan shutters,
&
ang +isa mem+uat M0E meru+ah komposisi didalam lapisan monolayer. Karena metode ini menggunakan 5akum ang sangat tinggi! M0E menjadi pengukuran kete+alan in situ ang menggunakan teknik elektron +eam dan refection high%energy electron diraction (HEED). Penggnakan suhu ang rendah juga +isa mem+uat lapisan ang heterostruktur dan menghasilkan di4usi padatan. 8amun karena penggunaan 5akum ang tinggi! mem+uat
deposisi
ang
dihasilkan
M0E
hana
mendekati 2''nm per jam ang sangat rendah jika di+andingkan dengan M"9;D.
*am'ar +. Molecular #eam Epitaxy (M#E)
2.
M$%'&i$( $* P&',& Epita! 0ahan penusun ang dipakai dalam metode ini
ke+anakan +erasal dari sena*a semikonduktor ang +erada diunsur 777 ; seperti 6aAs! 7nP. Meskipun unsur 77 3 ;7
juga dipakai seperti n"! 9dSe dan 9dS. Stoikiometri
<
memper+olehkan penesuaian kontrol pada struktur +and dan konstanta kisi. Hal ini menim+ulkan e4ek pada si4at elektrik! termal dan optik serta kemurnian lapisan epitaxial. apisan epitaxial merupakan lapisan ang dihasilkan dari deposisi lapisan atas kristalin pada se+uah su+strat kristain. Si4at optik dari sena*a semikonduktor memilisi emisi ang meli+atkan energi dan momentum. Ketika emisi 4oton datang dari elektron ang tereksitasi kem+ali pada lapisan
a*al!
seperti
transisi
+isa
mem+utuhkan
momentum ang le+ih =4oton tidak +isa mem+erikan momentum
karena
4oton
memiliki
momentum
ang
minim>. 0ahan ang memiliki momentum +erle+ih dise+ut se+agai
indire,t
semikonduktor
seperti
Silikon
dan
6ermanium. Pada dire,t semikonduktor tidak memiliki peru+ahan momentum dan +isa mem+erikan 4oton se,ara e-sien. 6aAs! n"! 6a8 dan +anak dari sena*ana ang masuk ke dalam golongan ini dan dipakai di ED serta laser semikonduktor. 2.5
H$i( O,%,%! Epita! Hasil ang didapatkan dari metode ini +isa +erupa
transistor +ipolar dan de5ais semikonduktor 777 ;! thin -lm pada sel sura. Untuk de5ais semikonduktor 777 ; sendiri ,ontohna seperti transistor +ipolar heterojun,tion! ED dan laser. Hasil akhir ang didapatkan dari metode epitaxy +er+eda dari deposisi lapisan tipis ang ter+uat dari lapisan polycrystalline atau lapisan amor4. Selain
itu! hasil ang
lain +isa
+erupa
de5ais
optoelektronik = menggunakan energi gap untuk emisi ,ahaa ang e-sien>! De5ais elektronik dengan ke,epatan tinggi serta thin -lm semikonduktor.
$'
BAB III PENUTUP 3.1
K'i-,($* Dari makalah ini! dapat diam+il kesimpulan +ah*a
metode epitaxy merupakan suatu metode untuk mem+uat lapisan kristal diatas su+strat +aik itu di+uat dari +ahan ang sama ataupun +er+eda. 0ahan penusun utama ang digunakan pada metode ini +erupa sena*a semikonduktor unsur 777 ;. Hasil akhir atau aplikasi dari metode ini +erupa de5ais optoelekronik! thin -lm semikonduktor dan se+againa.
$$
DAFTAR PUSTAKA Harmut S. . )''&. tructur "/ 0mper/ect Material. Hasanah! ilik. Dkk. )''%. tudi $engaruh asio !1000 terhadap Mor/ologi $ermu2aan 3ilm 4ipis *a' yang ditum'uh2an dengan Metode M"!D ea2tor !erti2al. urnal Matematika dan Sains. Saroj
Kumar
Ele,troni,s
Patra. and
3.
Epitaxy .
Departement
Tele,ommuni,ation.
o4
8or*egian
Uni5ersit "4 S,ien,e and Te,hnolog =8T8U>. Galter S.K and #o+ert 9ho*. Molecular #eam Epitaxy 5 Equipment and $ractice.
%
