perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id commit to user

perpustakaan.uns.ac.id
digilib.uns.ac.id
BAB I
PENDAHULUAN
1.1. Latar Belakang Masalah
Kapasitor merupakan dua plat konduktor sejajar yang dapat digunakan
untuk menyimpan muatan. Kapasitor sering digunakan pada perangkat
elektronika, seperti komputer, laptop, dan handphone. Kapasitor yang baik adalah
kapasitor yang dapat menyimpan muatan lebih banyak atau dapat diartikan
mempunyai kapasitansi yang tinggi. Kapasitansi kapasitor dapat dibuat lebih
tinggi dengan memberikan bahan dielektrik di antara kedua plat kapasitor (Serway
& Jewett, 2008).
Feroelektrik merupakan bahan dielektrik yang memiliki polarisasi spontan
yang kuat. Salah satu material feroelektrik yang banyak dikembangkan adalah
Barium Titanat (BaTiO3). BaTiO3 adalah material feroelektrik yang biasa
digunakan pada komponen mikroelektronik seperti multilayer ceramic capacitors
(MLCCs). BaTiO3 memiliki suhu Currie 120oC (Olhero et al., 2015).
Barium Strontium Titanat (Ba1-xSrxTiO3) merupakan material hasil
campuran antara BaTiO3 dan SrTiO3. Penggantian Ba dengan Sr berpengaruh
terhadap konstanta dielektrik Ba1-xSrxTiO3. Ba1-xSrxTiO3 memiliki konstanta
dielektri yang lebih tinggi dibandingkan BaTiO3 (Morintale et al., 2010).
Enhessari et al. (2011) mengatakan bahwa Ba1-xSrxTiO3 merupakan kristal dengan
struktur kristal perovskite. Struktur kristal perovskite merupakan salah satu
struktur yang menunjukkan adanya polarisasi spontan pada suhu tertentu.
Sebelum
Ba1-xSrxTiO3 dikembangkan,
Plumbun
Zirconium
Titanat
(PbZrxTi1-xO3) lebih dahulu dikembangkan. Namun karena PbZrxTi1-xO3
mengandung Pb yang dapat merusak kesehatan, banyak peneliti kemudian
mengembangkan Ba1-xSrxTiO3 (Ancharya et al., 2014).
Material feroelektrik Ba1-xSrxTiO3 memiliki suhu curie yang rendah,
permitivitas tinggi, konstanta dielektrik yang tinggi dan dielektrik loss yang
commit to user
1
perpustakaan.uns.ac.id
digilib.uns.ac.id
2
rendah. Ba1-xSrxTiO3 dapat diaplikasikan sebagai komponen mikroelektronik (Li
et al., 2009, Ctibor et al., 2015).
Sampai saat ini, ada beberapa metode yang digunakan untuk mensintesis
Ba1-xSrxTiO3.. Salah satu metode tersebut yaitu metode solid state reaction.
Metode ini memiliki kelemahan seperti suhu sintering yang sangat tinggi, masih
terkontaminasi dari proses grinding, serta ukuran partikelnya masih besar. Metode
lainnya adalah metode co-precipitation. Kelebihan dari metode ini adalah tidak
memerlukan suhu sintering yang tinggi (Enhessari et al., 2011).
Menurut Maharsi et al. (2014), Ba0,9Sr0,1TiO3 yang dibuat menggunakan
metode solid state reaction dengan variasi suhu sintering 800oC dan 900oC
memiliki ukuran kristal berturut-turut sebesar 45,3 ݊݉ dan 61,62 ݊݉. Parameter
kisi Ba0,9Sr0,1TiO3 dengan suhu sintering 800oC adalah a=b=3,981 Å dan c=3,999
Å. Parameter kisi untuk sampel dengan suhu sintering 900oC adalah a=b=3,986 Å
dan c=3,988 Å. Sedangkan konstanta dielektrik Ba1-xSrxTiO3 dengan suhu
sintering 800oC dan 900oC adalah 1920 dan 3650 pada frekuensi minimum.
Ukuran butir rata-rata untuk sampel Ba0,9Sr0,1TiO3 dengan suhu sintering 900oC
adalah 654,9 ݊݉.
Menurut Suasmoro et al. (2000), Ba1-xSrxTiO3 yang dibuat pada suhu 700oC
selama 2 jam menggunakan metode co-precipitation memiliki nilai a sebesar
3,98262 Å, c sebesar 3,99721 Å dan ukuran butir sebesar (200-2000) nm. Menurut
Khollam et al. (2003), Ba1-xSrxTiO3 yang dibuat pada suhu 750oC selama 4 jam
menggunakan metode co-precipitation memiliki ukuran butir (500-3000) nm.
Menurut Khollam et al. (2005), Ba1-xSrxTiO3 yang dibuat dengan metode coprecipitation pada suhu 1300oC memiliki konstanta dielektrik sebesar 9500.
Variasi suhu sintering ini dilakukan karena menurut Suasmoro et al. (2000),
penambahan suhu sintering mempengaruhi ukuran butir dari Ba1-xSrxTiO3.
Menurut hasil dari penelitian yang dilakukan Maharsi et al. (2014), penambahan
suhu sintering memperbesar ukuran kristal dan konstanta dielektrik BST.
Pada penelitian ini akan dilakukan pembuatan Ba1-xSrxTiO3 menggunakan
metode co-precipitation dengan variasi suhu sintering yaitu sebesar 600oC, 700oC,
commit to user
perpustakaan.uns.ac.id
digilib.uns.ac.id
3
800oC, dan 900oC dengan jumlah mol (x) sebesar 0,2 untuk mengetahui
pengaruhnya terhadap karakteristik struktur mikro, ukuran butir, dan sifat listrik
Ba0,8Sr0,2TiO3. Pembuatan Ba0,8Sr0,2TiO3 dengan variasai suhu sintering
menggunakan metode co-precipitation diharapkan dapat memperbaiki sifat-sifat
Ba0,8Sr0,2TiO3.
1.2. Perumusan Masalah
Perumusan masalah dari penelitian ini adalah sebagai berikut:
a. Bagaimana pengaruh variasi suhu sintering terhadap struktur mikro Ba1xSrxTiO3?
b. Bagaimana pengaruh variasi suhu sintering terhadap ukuran butir Ba1xSrxTiO3?
c. Bagaimana pengaruh variasi suhu sintering terhadap sifat listrik Ba1-xSrxTiO3?
1.3. Batasan masalah
Batasan-batasan masalah dari penelitian ini adalah sebagai berikut:
a. Pembuatan Ba1-xSrxTiO3 menggunakan metode co-precipitation dengan bahan
dasar Ba(OH)2, Sr(NO3)2, dan Ti(C4H9O)4.
b. Pembuatan Ba1-xSrxTiO3 dilakukan dengan variasi suhu sintering sebesar
600oC, 700oC, 800oC, dan 900oC dengan waktu tahan selama 4 jam.
c. Pembuatan Ba1-xSrxTiO3 dilakukan dengan jumlah mol (x) sebesar 0,2.
d. Karakterisasi Ba1-xSrxTiO3 menggunakan instrumen X-Ray Diffraction (XRD),
instrumen Scanning Electron Microscopy (SEM), instrumen LCR meter, dan
rangkaian Sawyer Tower.
e. Struktur mikro pada penelitian ini merupakan ukuran kristal, derajat
kekristalan, dan parameter kisi.
1.4. Tujuan Penelitian
Tujuan dari penelitian ini adalah sebagai berikut:
commit to user
perpustakaan.uns.ac.id
digilib.uns.ac.id
4
a. Mengetahui pengaruh variasi suhu sintering terhadap struktur mikro Ba1xSrxTiO3.
b. Mengetahui pengaruh variasi suhu sintering terhadap morfolog ukuran butir
Ba1-xSrxTiO3.
c. Mengetahui pengaruh variasi suhu sintering terhadap sifat listrik Ba1-xSrxTiO3.
1.5. Manfaat Penelitian
Manfaat dari penelitian ini adalah sebagai berikut:
a. Untuk mengetahui pengaruh variasi suhu sintering Ba1-xSrxTiO3 terhadap
struktur mikro, ukuran butir dan sifat listrik.
b. Bisa digunakan sebagai referensi untuk penelitian lebih lanjut tentang material
feroelektrik
commit to user