Kata Kunci : tunable microwave, Strontium Titanat, Ba1-xSrxTiO3
Iriani Yoventina
LPPM UNS, DP2M, Penelitian, Hibah bersaing, 2009
Dewasa ini pengembangan tunable microwave device (gelombang mikro yang dapat diatur) sangatlah pesat dan ini merupakan pekerjaan yang menantang para peneliti. Hal ini disebabkan penggunaanya yang luas, diantaranya, tunable phase shifters, tunable filter, tunable oscillator, resonator. Lapisan tipis ferroelektrik merupakan salah satu kandidat yang sangat baik untuk digunakan aplikasi ini. Hal ini dikarenakan sifat penting yang terdapat lapisan tipis ferroelektrik, yaitu loss dielektrik rendah dan figure of merit (K) yang tinggi, yang mana konstanta ini selain dipengaruhi loss dielektrik yang rendah juga konstanta dielektriknya harus tinggi. Barium Strontium Titanat (BaxSr1-xTiO3 atau BST) adalah merupakan material ferroelektrik yang menjadi kandidat untuk aplikasi device tunable microwave. Material ini menarik untuk digunakan dan dikembangkan karena x yang merupakan konsentrasi unsur (mol) dapat menentukan suhu Curie (Tc) dari BST, sehingga suhu operasi dari divais gelombang mikro dapat diatur atau diselaraskan. Penelitian ini mempunyai tujuan didapatkannya formulasi BaxSr1-xTiO3 (Barium Strontium Titanat) didoping Besi yang mempunyai loss dieletrik rendah dan figure of merit (K) tinggi. Akan tetapi sebelumnya dilakukan variasi x karena diduga ada perubahan fasa untuk x tertentu. Metode yang digunakan dalam penelitian ini adalah CSD (Chemical Solution Deposition) yang disiapkan dengan metode spin coating. Rencana pelaksanaan penelitian ini adalah tiga tahun. Pada tahun pertama telah dilakukan optimalisasi parameter-parameter yang terkait dengan pembuatan lapisan tipis BST. Optimalisasi dari pembuatan lapisan tipis BST didapatkan kecepatan putar saat proses spin coating 3000 rpm selama 30 detik. Kemudian di-annealing dengan suhu 8000C selama 30 menit dengan heating rate 20C/menit. Parameter-parameter ini selanjutnya digunakan untuk pembuatan lapisan tipis BST pada tahun kedua. Pada tahun kedua ini dilakukan variasi x (mol) Ba1-xSrxTiO3 yaitu 0,5 sampai 0,9. Substrat yang digunakan adalah Pt/Si dan Si. Tujuan dari variasi molar adalah untuk melihat perubahan sifat listrik dari kelima sampel ini.Pembuatan sampel untuk variasi mol (x) pada BaxSr1-xTiO3 telah berhasil dilakukan, hal ini ditandai dengan terdepositnya unsur-unsur pembentuk BST (Ba, Sr, dan Ti) di atas substrat Pt/Si. Variasi mol (x) pada BaxSr1-xTiO3 ternyata tidak mempengaruhi ukuran butir. Ukuran butir didapatkan 22 nm. Semua sampel yang dibuat merupakan material ferroelektrik, hal ini ditandai dengan terbentuknya kurva histerisis. Ba0,9Sr0,1TiO3 adalah sampel yang mempunyai polarisasi tertinggi. Akan tetapi Ba0,7Sr0,3TiO3 adalah sampel yang mempunyai konstanta dielektrik tertinggi yaitu sebesar 411. Pada tahun ketiga, pendopingan besi pada BST akan dilakukan dengan terlebih dahulu memilih x (jumlah mol) yang bersifat paraelektrik dan x yang bersifat ferroelektrik. Pemilihan besi sebagai doping karena unsur tersebut termasuk ion hard doping. Bahan yang didoping dengan unsur ini mengakibatkan mempunyai loss dielektrik yang rendah, bulk resistivitas lebih rendah, sifat medan listrik koersif lebih tinggi, faktor kualitas mekanik lebih tinggi, dan faktor kualitas listrik lebih tinggi. Karakterisasi yang dilakukan meliputi uji komposisi, struktur kristal, struktur mikro, dan sifat listrik. Target terakhir dari penelitian ini ini adalah jumlah mol (x) berapakah dengan didoping besi mempunyai loss dielektrik kecil dan figure of merit (K) tinggi sehingga nantinya dapat digunakan sebagai tunability microwave devices