PENGARUH LAPISAN PENYANGGA AlN DAN DAYA PLASMA PADA SIFAT OPTIK FILM TIPIS GaN YANG DITUMBUHKAN DENGAN DC MAGNETRON SPUTTERING

OLEH : ROHADIANA DWI NOFIANTI (JURUSAN FISIKA UNNES)

Gallium nitrida (GaN) merupakan bahan semikonduktor yang memiliki celah pita energi lebar (3,4 eV) dengan sifat direct band gap yang berpotensi untuk membuat piranti optoelektronik seperti LED (light mitting diode), LD (laser diode) dan detektor UV (ultra violet). Film tipis GaN ditumbuhkan di atas substrat safir dengan metode dc magnetron sputtering.

Substrat dietsa dengan campuran larutan H2SO4 : H3PO4 : H2O2 dengan perbandingan 3 : 1 : 1 selama 15 menit untuk memperhalus permukaan. Proses penumbuhan film tipis GaN dilakukan pada tekanan chamber 1 Torr selama 3 jam dengan temperatur 650o. Parameter penumbuhan yang divariasikan adalah perbedaan ketebalan lapisan penyangga GaN ataupun AlN dan daya plasma selama penumbuhan. Hasil karakterisasi XRD menunjukkan bahwa film tipis GaN yang ditumbuhkan di atas lapisan penyangga GaN memiliki struktur amorf, sebaliknya film tipis GaN yang ditumbuhkan di atas lapisan penyangga AlN memiliki struktur kristal yang terorientasi pada bidang (0002) dan (0004). Puncak bidang (0002) lebih dominan sehingga kristal mempunyai kecenderungan tumbuh dengan derajat orientasi tinggi (highly oriented) sejajar permukaan substrat safir (0001). FWHM film tipis GaN di atas lapisan penyangga AlN pada umumnya mempunyai lebar lebih rendah dibandingkan tanpa lapisan penyangga yang menunjukkan bahwa kualitas film GaN lebih baik. Hasil analisis karakterisasi sifat optik dengan spektrometer Uv-vis menunjukkan bahwa film tipis GaN mempunyai nilai transmitansi yang hampir serupa. Celah pita energi film tipis GaN menunjukkan nilai mendekati referensi ketika ditumbuhkan dengan ketebalan lapisan penyangga yang optimal (sekitar 40 nm) dan dengan daya plasma yang relatif rendah (50 watt). Dari spektrum absorpsi terhadap energi foton tampak adanya karakteristik eksponensial (urbach tail) yang berkaitan dengan adanya impuritas atau dislokasi struktur atom dalam film tipis. Energi urbach film tipis GaN di atas lapisan penyangga AlN pada ketebalan sekitar 40 nm mempunyai nilai lebih rendah, yang menunjukkan bahwa kualitas film GaN yang dihasilkan lebih baik. 

Kata kunci : GaN, dc magnetron sputtering, lapisan penyangga, energi urbach

Info Selengkapnya silahkan tulis komentar anda.

Posted in: Pembuatan Film Tipis