14 MODUL VII-PEMILIHAN BAHAN DAN

MODUL 13
PEMILIHAN BAHAN DAN PROSES
Dosen: Prof Dr. Usman Sudjadi, Dipl. Ing.
PENELITIAN TENTANG Ag-Au KOMPLEKS DI DALAM SILIKON
DENGAN TEKNIK DLTS
I.Pendahuluan
Sistim teknologi Neutron Transmutation Doping (NTD) untuk masa kini
sangat baik untuk keperluan doping atau pengisian atom-atom suatu unsur ke unsur
lain, diantara doping atom unsur ke dalam unsur Silikon. Namun sistin ini memiliki
kelebihan serta kekurang, terutama jika dibandingkan dengan sistim Neutron
Transmutation Doping (NTD).
Penelitian disfussi emas terhadap Silikon dengan sistim fast-switching sebagai
alat elektronika perlu sekali untuk dikembangkan. Sistim doping antara atom-atom Ag
terhadap unsur Silikon telah dipelajari sekitar 30 tahun yang lalu. Sistim yang
digunakan adalah dengan cara elektrik atau pengukuran secara optis.Tingkat
penerimaan yang dihasilkan sekitar Ec- 0.55 eV. Tingkat donor yang diterima sekitar
Ev─0.3E eV. Menurut Czaputa [ 9] dan Gösele et Al., emas yang ditembakan pada
silicon melepaskan atom-atom pada Silikon, selanjutnya atom-atom yang kosong akan
disisipi atom-atom emas. Proses ini sesuai dengan reaksi Aui Aus+ I . Pengisian atau
pelarutan emas terhadap Silikon terjadi pada temperatur 10000C pada volume 6.5 x
103 cm-3. Subtitusi Emas terhadap Silikon pada temperatur 10000C adalah 6.5 x 103
cm-3. Sedangkan pada temperature 12000C adalah 6.5 x 103 cm-3. Daya larut subtiusi
emas pada 10000C adalah 8.7 x 1015 cm3.Sedang subtitusi emas pada temperatur
12000C adalah 7.7 1016 cm-3. Interstitial Koefisien baur Emas pada 12000C adalah
2.3 x 103 cm-5S-1. Subtstitional Difusi Emas Coeffïent pada 12000C adalah 2.3 x 105 cm2S-1. Subtitutional Koefisien baur Emas pada 12000C adalah 2.9 x 10-10 cm2S1[11]. Emas membentuk pasangan kompleks dengan orther transisi metal(TM)
takmurnian [ 1,9,12 UNTUK 15]. Pasangan yang yang dibentuk yang dibentuk oleh
emas ( 5d TM) dengan besi/ setrika 9#d TM) telah dipelajari oleh Kleinhenz et
Al.[15] dengan metoda RESONANS PARAMAGNETIK ELEKTRON. Brotherton et
Al.[12] juga belajar Au- Fe pasangan kompleks metoda wDLTS. Lemke [ 14] yang
digunakan DLTS dan TSCA teknik kekayaan beberapa pasangan ion antara penderma
atau doubledonors 3d kelompok ( V,Cr,Mn, dan FE) tentang transisi metal ( TM)
dengan emas akseptor. Czaputa [ 0] menunjukkan bahwa dalam kaitan dengan
proporties codiffusion ofAu dan Cu, atau Auand Ni, reaksi ini menciptakan cacat
yang mempertunjukkan bistabilas. Czaputa [ 9] juga mengusulkan [bahwa/yang] Rh
( 4D TM)- Au ( 5D TM) reaksi diterangkan oleh suatu " yang ditingkatkan
menendang keluar" mekanisme.
Tingkat tenaga Ec- 0.22 eV dan Ev+ 0.30 eV. Hasil Sangat dan Ghandhi [ 17]
menunjukkan bahwa Pd di (dalam) Silikon menciptakan dua pusat mandiri Pdi Dan
1 http://www.mercubuana.ac.id
II.1. Silikon
Silikon adalah pemain utama dalam kancah per-semikonduktor-an. CPU
seperti Pentium dan segala jenis memori (DRAM, SRAM, dll) dibangun di atas bahan
dasar Silikon (Si). Selain Silikon ada lagi berbagai jenis semikonduktor seperti
Germanium (Ge) atau campuran seperti InP,GaAs dll. Biasanya dipakai jika sifat-sifat
Silikon sudah tidak mungkin dipakai pada aplikasinya. Misalnya untuk frekuensi
sangat tinggi, atau optik (Silikon tidak memancarkan cahaya!).
Ada berbagai kelebihan yang dimiliki Silikon sehingga dia layak menjadi primadona.

Bahan dasar yang melimpah di bumi. Silikon adalah kedua terbanyak setelah
oksigen. Oksigen sebanyak 46.6%, Silikon sebanyak 27.7% dan elemen ketiga
yaitu Aluminium sebanyak 8.1%. Batu, pasir, granit dan gelas mengandung
Silikon. Jadi pemakaian Silikon adalah lanjutan dari peradaban zaman batu?
Masalahnya tinggal bagaimana mengolah material tersebut menjadi Silikon
murni dengan tingkat puritas 99.9999999% (itu yang susah!).
 Tahan lembab dan panas. Radio transistor pertama dibuat dengan basis
Germanium. Tapi ternyata Germanium bermasalah pada musim panas yang
lembab dan bersuhu tinggi. Masalah ini diselesaikan dengan baik oleh Silikon.
 Senyawa oksida (SiO2) yang mantap dan stabil. Jika Silikon adalah
semikonduktor (separo penghantar dan separo penghambat listrik), maka SiO2
adalah penghambat listrik (resistor) yang mumpuni. Gabungan
semikonduktor/ resistor/metal inilah yang mencetak komponen transistor.
 Ternyata sifat metalpun bisa didapatkan dari Si. Dalam transistor yang banyak
dipakai adalah poly-kristal Si yang kemudian diberi campuran impuritas
dengan Boron (B), Phosfor (P) dll. Tentu juga Aluminium bisa dipakai sebagai
metal gate pada transistor, terutama pada generasi awal kemunculain IC
(integrated circuit) sampai Aluminium tidak betah lagi pada tuntutan
miniaturisasi.
Alhasil, transistor dicetak dalam gabungan Silikon, Silikon dan Silikon. Yaitu kristal
tunggal Silikon sebagai semikonduktor (wilayah aktif tempat bergeraknya elektron
pembawa arus), Silikon oksida SiO2 sebagai resistor dan poly-kristal Silikon sebagai
metal gate.
Transistor adalah komponen penting dalam CPU dan memory. Jika dalam rangkaian
analog transistor berfungsi sebagai amplifier, maka dalam ranah digital, transistor
berperan sebagai saklar (ON/OFF). Posisi ON/OFF inilah yang dihitung sebagai 1/0
atau 0/1, mewakili data-data dalam olahan binary. Hitungan sederhananya, jika ada
satu transistor, berarti 1 bit (2^1=2 data). Jika ada 2 transistor = 2bit (2^2=4 data) , 3
transistor = 3 bit (2^3=8 data), dst.
Silikon adalah unsur yang memiliki konfigurasi electron 1s2 – 2s2– 2p6– 3s2–
6
Pembentukan kristal Silikon, atom-atom Silikon mengalami Hibridasi orbital valensi
dari s2p2.menjadi sp3, yaitu sebuah electron pada orbital S dipromosikan ke orbital P,
sehingga sering disebut hibridasi sp3. Dengan orbital hibridasi sp3, atom-atom Silikon
berikatan kovalen satu sama lain dengan bilangan koordinasi empat, artinya setiap
atom Silikon dikelilingi oleh empat buah atom Silikon tetangga terdekat. Keadaan ini
menghasilkan kristal yang berstruktur intan.
3 http://www.mercubuana.ac.id
ne

m*
Maka :
e

m*
………………………………………………………II.5
Dari persamaan II.5 menunjukan, bahwa harga µ bergantung dari besar keciknya
pembawa muatan.
Konduktivitas listrik bahan semikonduktor intreinsik dapat ditulis dengan
persamaan :
 e h ………………………………………………………………II.6
Di mana e dan h masing-masing adalah konduktivitas electron dan lubang yang
ditulis dalam bentuk :
 e ene k
………………………………………………………………II.7
 k enh k
Di mana ne dan nh adalah konsenterasi elektrom dan lubvang, sedang µe dan µh
adalah mobilitas electron dan lubang serta e adalah muatan/lubang.
Berdasarkan teori electron bebas, maka :

……………………………………………………. II.8.
n f (E) g (E)dE

f(E) adalah fungsi distribusi Fermi-Dirac sedang g(E) merupakan rapat keadaan
electron/lubang. Harga ne dan nh diperoleh dengan persamaan :
1
 2me*k BT 2( E ) E/ k
ne 2
e
 h 2

C
F
BT
……………………………………II.9
1
 2mh* k BT 2( E ) E/ k
nk 2
e
 h 2 
F
V
BT
me* dan mh* masing-masing adalah massa efektif electron dan lubang, sedang Ec,Ev
dan EF adalah tingkat energi dasar pita konduktif, tingkat energi puncak pita valensi
serta tingkat energi Fermi dalam struktur pita.
Konsentrasi pembawas muatan intrinsik atau konsentrasi intrinsik (ni) dapat
ditulis dengan persamaan :
 2
 m e* m e*
4
n i2 n e n k 32 3 k B3T 3
 e ( E

h
……. II.10
Atau dapat ditulis dengan :
C
E V) / k BT
…………………………
5 http://www.mercubuana.ac.id