PEMBUATAN SAMBUNGAN PN - Digilib

Pembualan Sambungan PN Semikonduktor ZnO don Konduktor Al dengan Teknlk Sputtering (Yunanto)
PEMBUA TAN SAMBUNGAN PN SEMIKONDUKTOR
ZoO DAN KONDUKTOR AI DENGAN TEKNIK SPUTTERING
Yunanto, TrimardjiAtmono
Pusat Penelitian daD Pengembangan Teknologi Maju-BA TAN
JI. Babar Sari, Kotak Pas 8, Yogyakarta 5500
ABSTRAK
PEMBUATAN SAMBUNGAN PN SEMIKONDUKTOR ZoO DAN KONDUKTOR AI DENGAN TEKNIK
SPUTTERING. Telah dilakukan pembuatan sambungan pn semikonduktor ZoO daDkonduktor AI dengan teknik sputtering.
Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui terbentuknya sambungan pn bahan semikonduktor ZoO yang diberi pengotor dengan
lapisan tipis Aluminium. Pemberian pengotor dengan lapisan tipis AI ini menggunakan teknik sputtering. Untuk mengetahui
telah terbentuk sambungan pn dilakukan pengukuran :hubungan tegangan dengan arus, hubungan tegangan daDkapasitansi,
tahanan maju daDmundur .Untuk mendapatkan sambungan pn yang baik semikonduktor ZnO diberi pengotor dengan beberapa
macam variasi dosis dari pengotor Aluminium. Sedangkan untuk mendapatkan dosis daDtenaga yang sesuai dilakukan variasi
tekanan gas, waktu deposisi daD days elektroda, Pengukuran hubungan tegangan daD arus dilakukan dengan Curve tracer,
pengukuran tegangan daDkapasitansi dilakukan dengan LCR meter, pengukuran tahanan maju daDmundur dilakukan dengan
Multimeter meter digital. Dari hasil percobaan yang dilakukan diperoleh sambungan pn yang paling baik dengan tegangan dadal
maju6,5 Volt, tegangan dadal mundur 150 Volt, tahanan maju paling kecil2,1 K Ohm daDtahanan mundur 19,8 M Ohm.pada
kondisi parameter tekanan gas 7,10-2Torr, waktu deposisi 1,25jam, days elektroda 15 Watt.
ABSTRACT
FABRICATION OF THE ZoO SEMICONDUCTOR PN JUNCTION AND THE AI CONDUCTOR BY
SPUTTERING TECHNIQUE. Fabrication of the ZoO semiconductor pn junction and AI conductor have been done. by..
sputtering technique. To know the pnjunction formed, the relation have been determinated between voltage and current, voltage'
and capasitance, forward and reverse resistance. The purpose of this research is to know the pn junction formated of the ZoO
semiconductormater which is given an impurityof Aluminiumthin film. is used sputtering technique. Where as to get concurrence
dose and energy are varied a gas pressure, a deposition time and electrode power. Relation measuring of the voltage and current
was done using a Curve tracer, measuring the voltage and capasitance was done using a LCR meter, measuring the forward and
reverse resistance a using Digital Multimeter. From this experimentshown the best pnjunction with a forward breakdown voltage
of the 6.5 Volt, reverse break down voltage of 150 Volt,.the sr.allest forward resistance 2.1 K Ohm and reverse break down
resistance 19.8 M Ohm at parameter condition ofagas pressure 7.10-2Torr, deposition time 1.25hours, electrode power 15Watt.
Kala kuncl: Semikonduktor, ZoO, Sputtering
PENDAHULUAN
Untuk membuat komponen elektronik, salah satu
bahan yang paling penting adalah bahan semikonduktor.
Bahan yang biasa digunakan untuk keperluan tersebut,
adalah bahan semikonduktor Silikon clan Germanium.
Bahan Silikon lebih banyak digunakan daTi pads bahan
GermaniU111.Hal ini disebabkan karena bahan Germanium
mempunyai sifat yang lebih jelek daTi bahan Silikon.
Demikian juga dalam eksplotasi penambangan bahan
Germanium
lebih sulit.
SelDin kedua bahan
semikonduktor tersebut masih ads bahan semikonduktor
kompon. Bahan semikonduktor kompon ads 2 macam
yaitu Galium Arsenik clan Cadmium Telurida yang biasa
digunakan untuk keperluan tertentu misainya, laser, light
emiting diode clan sel surra [1,2]
Dalam pembuatan bahan semikonduktor daTi
Silikon, ads beberapa metode yaitu pembekuan normal,
metode pemerataan wilayah, metode pelelehan daerah,
metode penarikan, metode difusi clan metode epiktasi.
Serous metode tersebut semuanya melibatkan suhu
tinggi. Pembuatan semikonduktor tipe p atau tipe n yang
tidak melibatkansuhu yang tinggi, adalahmetode paduan
clan implantasi ion. Metodepaduan
biasanya
menggunakan pengotor daTi bahan Indium yang
mempunyai titik leleh yang rendah sekitar 150 °C.
Sedangkan yang metode yang lainya adalah metode
implantasi ion, dimana pengotor diionkan, dipercepat
disaring clandicangkokkan pads substrat Silikon. Tetapi
metode implantasi ion ini peralatannya rumit clanmaltal
harganya [3].
225
Prosiding Pertemuan llmiah IImu Pengetahuan don Teknologi Bahan '99
-
Serpong, 19 20 Oktober 1999
Bahan ZoO banyakditelitikegunaannyaoleh para
peneliti, terutama di negara maju. Bahan ZoO adalah
bahan semikonduktor senyawa grup II-VI dengan lebar
pita3,3eV. StrukturkristalZoOadalahheksagonaldengan
a clanc adalah 3,2426 A clan5,1949 A. Di dalam kristal
ZoO terdapatkelebihan atom Zn yang disebabkankarena
ketidak seimbangan antara atom Zn clan atom 0,
menyebabkan dalam kristal ZoO kelebihan atom Zn
sebagai atom intersial. Karena kristal netral kelebihan
kation, maka akan diimbangi oleh muatan negatip yaitu
dua elektron. Elektron-elektron ini bebas bergerak di
dalam kristal di bawah medan listrik loaf, sehingga ZoO
menjadi bahan semikonduktor tipe n. Bahan ZoO
mempunyai sifat piezoelektrik yang besar, kopel elektro
mekanikyang besar,akustooptikyang besar,elektrooptik
clankoefisien optik non linier, transparansi pada daerah
tampak sekitar90% [4,5]
Suatu semikonduktor bila dihubungkan dengan
suatu logam yang membuat kontak yang erat, maka
elektronberpindahdaTisemikonduktorke logam,sampai
perbedaan tenaga Fermi menjadi no I. Dengan
berpindahnya elektron daTisemikonduktor ke logam,
maka jumlah elektron pada semikonduktor akan
berkurang, sehingga semikonduktormenjadi bermuatan
positip. Muatan positip ini mengionisasikan donor yang
menempati suatu Iebar tertentu daTi semikonduktor
terhadap bidang pertemuan logam clansemikonduktor.
EIektron lebih dapat memasuki logam tetapi dapat
diabaikan dibandingkan denganjumlah eIektronlogam.
Di dalam semikonduktor akan terjadi dua daerah
yaitu daerahmuatan ruang yang berada dekatpermukaan
semikonduktorclandaerah netraldimanaterdapatmuatan
positip clan negatip yang sarna. Muatan positip akan
menyebabkan terjadinya medan listrikyang arahnyadaTi
semikonduktor menuju logam di dalam daerah muatan
ruang. Medan listrikini akan menaikkantegangandaerah
muatan ruang, sehingga menghalangi arus elektronyang
berasal daTi daerah netral ke logam. Tegangan yang
menghalangi aliran elektron ini disebuttegangan barrier.
Pad a sambungan antara logam dengan
semikonduktor yang mempunyai tegangan barrier arus
mengalir daTiberbagai arab tergantung pada polaritas
tegangan.yang diberikan. Bila sambungan logam clan
semikonduktor
diberi tegangan maju maka
semikonduktor akan mempunyai tingkat tenaga yang
lebih tinggi daTi pada logam. Hal ini mengakibatkan
elektron-elektron pada logamyang dinaikkantenaganya
dapatmelompatibarrier.Konsentrasielektronyang dapat
melompati barrier lebih besar yang berada di dalam
semikonduktor, sehingga elektron mengalir daTi
semikonduktor ke logam Aliran elektron ini tidak
tergantung daTi nilai tegangan yang diberikan pada
sambungan logam clansemikonduktor. Sedangkan bila
sambungan logam clan semikonduktor diberi tegangan
mondor, maka elektron tidak dapat melompati tegangan
barrier,sehinggahanya arus yang kedl sajayangmengalir
daTisemikonduktorke logam [3).
.,.,t;;
ISSN 1411-2213
Teknik sputtering yang digunakan disini adalah
teknik sputtering DC, karena target yang digunakan daTi
bahan semikonduktor. Tegangan tinggi DC yang
diberikan pada elektroda menyebabkan ion positip
bergerak bebas daTianoda menuju katoda, sedangkan
ion negatip bergerak menuju anoda. Dalam pergerakan
menuju katoda ion positip tersebut akan dipercepat oleh
medan listrik karena ada beda tegangan. Selanjutnya ion
positip mendapatpercepatan daTigaya yang ditimbulkan
oleh medan listrik, akan bergerak menuju katoda clan
menumbuki dengan tenaga yang tinggi, dengan diikuti
tumbukan berikutnya secara terus-menerus.
Massa ion penumbuk daTigas argon mempunyai
massa yang lebih besar daTiatom yang ditumbuk maka
keduanya akan meninggalkan tempat tumbukan menuju
ke arab bagian dalam permukaannya. Dengan demikian
atom permukaan memperoleh tenaga yang cukup untuk
melepaskandaripermukaantarget. Atom yang terhambur
daTipermukaan target akibat ditumbuki ion penumbuk
digunakan untuk pendeposisian lapisan tipis pada
substrat.
Ketebalan lapisan tipis yang terbentuk pada
bahan yang dilapisi tergantung pada laju deposisi,
sedangkan laju deposisi sebanding dengan waktu
deposisi, tegangan elektroda, kuat medan magnet yang
dikenakan pada elektroda. Selain itu berbanding tebalik
dengan tekanan gas danjarak elektroda. Waktu deposisi
yang semakinlamamempengaruhibanyaknya atom yang
terpercikdaTitarget. Tegangan elektrodamempengaruhi
rapat ion, sehingga tenaga ion yang menumbuk target,
bila tegangan elektroda semakinbesar, maka atom yang
terpercik akan semakin banyak. Medan magnet akan
mempengaruhi rapat ion, dimana bila medan magnet
semakintinggimakajumlahion penembakakanbertambah
banyak yang mengakibatkan atom yang terpercik juga
semakinbanyak [5).
Tekanan gas akan mempengaruhi jumlah
tumbukan ion penumbuk dengan partikel udara yang
masih adadi alamruangvakum, sehinggasemakinrendah
tekanan gas maka ion penumbuk lebih banyak hanya
menumbuk target. Dengan demikian ion penumbuk
mempunyai jalan bebas rata-rata yang lebih besar pada
tekanan yang semakin rendah Pada akhimya atom yang
terpen ikdaritargetakansemakinbanyak.larak elektroda
yang semakin dekat, maka akan meningkatkan medan
listrik yang akhimya akan meningkatkan gaya ion
menumbuktarget. Dengan demikian atom yang terpercik
daTitargetjugasemakin banyak [6].
Untuk membuat semikonduktor tipe p pengotor
yang digunakan adalah: Boron, Indium, Galium clan
Aluminium, sedangkan untuk membuat semikonduktor
tipe n pengotor yang digunakan adalah: Fospor, Arsenik,
Antimon clan Nitrogen. Pemberian pengotor ini dapat
dilakukan dengan memberikan lapisan tipis bahan
pengotor pada semikonduktor yang akan dibuat
sambungan po. Untuk membuat sambungan pn dengan
bahan ZoO dapat dilakukan dengan dua cara yaitu:
Pembuatan Sambungan PN Semikonduktor ZnO don Konduktor Al dengan Teknik Sputtering (Yunanto)
bahan ZoO dibuat pelet daDdiberi pengotor lapisantipis
AI, atau ZoO dibuat lapisan tipis pactalogam, setelah itu
barn dideposisi dengan lapisan tipis lagi dengan
pengotor AI.
Bahan ZoO yang digunakan pactapenelitian ini
berupa serbuk yang mudah dicari di pasaran dengan
hargayangrelatipmurah. SedangkanbahanSilikonwafer,
Germanium wafer, Galium, Cadmium selain harganya
mahallebih sulit dicari di pasaran, bahkan kemungkinan
tidak actadi pasaran lokal. Untuk membuat sambungan
bahan logamdengansemikonduktormenjadisambungan
po, serbuk ZoO dibuat pelet. Dimana sebelum dibuat
pelet dipanasi terlebih dahulu, barn kemudian diberi
pengotor lapisan tipis Al dengan teknik sputtering,
dimana peralatannya relatip sederhana.
Teknik sputtering mempunyai kelebihan dari
teknik lain. Kelebihan dari teknik ini adalah dapat
membuat lapisantipis tidak melibatkan suhuyang tinggi,
walaupun bahan yang dilapiskan mempunyai titik leleh
yang tinggi. Lapisan yang terbentuk dapat merekat
dengan kuat pacta substrat yang diberi lapisan tipis.
Target yang digunakan dapat digunakan lebih lama.
Teknik sputtering adalah teknik untuk membuat lapisan
tipis dari suatu bahan yang akan dideposisikan pacta
bahan yang lain dengan memnggunakan efek sputtering
fisis. Bahan yang akan dideposisikan pactabahan lain
ditumbuki dengan ion yang mempunyai massa berat,
sehinggaatompactabahan yang ditumbukiakan terpercik
pactabahan yang diberi lapisan tipis. Ion penumbuk ini
berasal dari dari gas yang diionisikan dengan medan
listrik. didalam ruang vakum. .Teknik sputtering pacta
dasamya acta2 macam yaitu teknik sputtering DC daD
teknik sputtering RF. Teknik sputtering DC hanya dapat
untuk bahan yang berupa konduktor daDsemikonduktor,
sedangkan teknik sputtering RF dapat berupa bahan
konduktor, semikonduktor daDisolator.
Dalam penelitian ini pengotor yang akan
digunakan adalah Aluminium, karena bahan ini mudah
didapat dengan harga murah, sedangkan Boron, Indium
daDGaliumsulitdidapatdaDharganyalebihmahal.Teknik
yang digunakan adalah dengan teknik sputtering yang
tersediadi P31M. Teknikinitidakmelibatkansuhutinggi,
walaupun bahan yang akan dibuat lapisan tipis
mempunyaititik lelehyang tinggi.Denganmenggunakan
bahan ZoO sebagai bahan semikonduktor tipe n daD
Aluminium sebagai pengotor untuk menjadikan tipe p,
diharapkan akan dapat dibuat sambungan pn dengan
harga yang murah daD dengan Blat yang sederhana
Sedangkan untuk mendapatkansambungan pn yang baik
dilakukan variasi beberapa parameter sputtering yaitu
tekanan gas, waktu deposisi daDdaya elektroda.
hubungan tegangan daD arus daD pengukuran hubungan
tegangan dengan kapaisitan.
Penyiapan cuplikan
Bahan yang digunakan dalam penelitian ini adalah
bubuk ZoO sebagai substrat, dengan kemumian 99 %
buatan Merck. Sedangkan bahan untuk target digunakan
aluminium biasa dipotong dengan diameter 50 mm. Bahan
Alumunium ini mengandung 4 % Co, 0,5 % Mn daD
0,5 % Mg. Bahan ZoO ditimbang sekitar 25 gram,
kemudian ditempatkan dalam cawan dipanliSi hingga
suhu 900 °C selama I jam. Kemudian dimasukkan di dalam
tempat cetakan dengan diameter 60 mm, ditekan dengan
beban 16 ton. Setelah menjadi pelet, selanjutnya dipotong
dengan ukuran 5 mm x 5 mm, daD ditutupi dengan kertas
timah yang diberi lobang dengan diameter 3 mm. Lubang
ini untukjalan ion Aluminium yang terpercik dari target,
sehingga tidak mengenai bagian samping substrat clan
lapisan tip is Al yang terdeposisi pacta setiap substrat
luasannya sarna,
TEGANGA1'I
TINGGI
I
DC
PENDINGIN
I
c::::s
SUBSTRAT
Gambar 1. Diagram kotak sistem sputering DC milik
PHM
Pendeposisian lapisan tipis
Peralatan sistem sputtering yang digunakan
terdiri dari :tabung reaktorplasma,pompa vakum, vakum
meter, somber tegangan DC, gas Argon
Substrat pelet ZoO diletakkan pacta tempat
substrat yang berfungsi sebagai anoda di dalam tabung
reaktor plasma. Target Al diletakkan pactakatoda yang
beradadi atas anoda.Tabungreaktorplasma divakumkan
sampai5.10-2Torr,kemudiangasArgondialirkanke dalam
tabung reaktor plasma melalui kran yang digunakan
untuk mengatur tekanan gas. Tekanan gaS akan naik
menjadi 7.10-2Torr. Kemudian somber tegangan DC
dihidupkan, maka gas Argon akan terionosasi, ion argon
akan menumbuk target AI. Untuk mendapatkan
sambungan pn yang paling baik, maka dilakukan variasi
tekanan gas dari 7.10-2Torr sampai dengan 1,1.10-1Torr,
waktu deposisi dari 0,25 jam sampai dengan 1,25jam,
daya elektroda dari 10watt sampai dengan 25 watt.
METODEPERCOBAAN
Pengukuran tahanan maju daDmundur
Dalam penelitian ini dilakukan beberapa tahapan
meliputi: penyiapan cuplikan, pendeposisian lapisan
tipis, pengukuran tahanan maju daDmondor, pengukuran
Sambungan pn yang baik mempunyai tahanan
maju yang kecil dalam ratusan orde ohm daD tahanan
mundur dalam mega Ohm Untuk mengetahui besamya
tahanan maju clanmundur dari sambungan po, digunakan
227
Prosiding Pertemuan /lmiah /lmu Pengetahuan don Teknologi Bahan '99
-
Serpong, 19 20 Oktober 1999
/SSN 1411-2213
E
.J:
8
!.
6
'iii
c
J!
1/1
'iii
4
0
Pengamatan hubungan tegan
Sambunganpn yang baik
.
10
Multimeterdigital Merk Aro~il
mengukur tahanan mundur san
.
Silikon arus
mulai mengalir pacta tegangan (j~\.j,,~ . ~n tegangan
terbaliknya dalam orde ratusan Volf~~~,tukmengetahui
hubungan tegangan clan arus dapat4H!lkukan dengan
mengukur tegangan clanarus, dengad1n~lakukanvariasi
tegangan yang menghasilkan arus t(;~entu, kemudian
barn dibuat grafik. Cara ini tidak praktls clantidak dapat
dibuat data pacta foto. Dengan demikian pacta
pengamatan inidigunakan Curve Tracer 1.000V buatan
P3TM yang datanya diamati pactaosiloskop yang dapat
difoto dengan film polaroid. Pemakaian Curve Tracer
buatan sendiri ini disebabkan karena Curve Tracer meek
Leader yang dimiliki hanya mampu untuk tegangan
terbalik 100Volt clanhanya dapat mengamati tegangan
maju clanmundurtidak secara bersamaan.
Pengukuran tegangan daD kapasitan
Di antara sambungan p clan n mempunyai
kapasitan dengan nilai tertentu yang besarnya
dipengaruhi oleh.dielektrikum diantara sambungan po,
luasansambungan pn tebaJnyap clann, teganganterbalik
yang diberikan. Hubungan tegangan clan kapasitan
dilakukan dengan LCRmetermerk HP tire 4271 B yang
sudah dilengkapi dengan somber tegangan yang dapat
divariasi pacta nilai tertentu tertentu, sehingga tinggal
mengamati nilai kapasitan dari sambungan pn.
BASIL DAN PEMBAHASAN
Dalam penelitian ini dilakukan pendeposisian
lapisan tipis Al pacta substrat ZoO, dengan tara sputering
dim ana target Al ditumbuki dengan ion Argon, sehingga
atom target Al akan terlepas clanmenumbuk ke substrat
ZnO. Untuk mendapatkan sambungan po yang baik maka
perlu dilakukan variasi waktu deposisi, tekanan gas clan
daya elektroda.
Dalam teknik sputtering gas Argon diionisasikan
dengan tegangan tinggi DC, sehingga ion Argon akan
dipercepat menuju target. Karena ditumbuki dengan ion
yang mempunyai tenaga yang cukup tinggi maka atom
target akan terlepas menumbuk substrat ZoO. Ion Al ini
akan akan menggeser susunan atom ZoO, sehingga
sebagian akan menempati tempat yang kosong, sehingga
suatu ketika susunan atom ZoO akan penuh. Tumbukan
ion Al terns berlanjut, maka ion Al akan menumpuk pacta
permukaan
substrat ZoO yang akhirnya terbentuk
lapisan tipis AI.
Untuk Gambar 2 kondisi parameter yang
digunakan adalah tekanan 7.10-2 Torr, waktu deposisi
0,5 jam yang divariasi adalah dayanya dari 10 watt sampai
dengan 25 Watt. Untuk daya 10 Watt sudah mulai timbul
tahanan maju sebesar 8 M Ohm clan cenderung menurun
dengan bertambahnya
daya. Demikian juga untuk
&
TlhlnlMeju(RI)
.Tlhanan M\JncU(Rpl
2-
0
10
15
20
25
P(WaU)
Gamba, 2. Grafikhubunganantara claradengantahanan
maju clan mundur sambungan pn
tahanan mundurnya dengan bertambahnya daya tahanan
mundumyajuga menurun dari 19,8 M ohn sampai 1,2 M
Ohm. Hal ini disebabkan karena dengan bertambahnya
daya maka carat ion argon akan meningkat juga. Dengan
demikian tenaga ion Argon dalam menumbuk target Al
akan lebih kuat, sehingga atom target yang terlepas akan
semakin banyak. Dengan waktu deposisi clan tekanan
gas yang tetap, maka lapisan Al yang terbentuk akan
semakin tebal. Tahanan paling kecil tidak terjadi pacta
days yang paling tinggi tetapi terjadi pacta days 15 Watt.
Hal ini disebabkan untuk daya yang terlalu besar maka
ion Al acta sebagian ion AI yang menyisip pacta susunan
atom ZoO, sehingga mengurangi ketebalan lapisan tip is
AI. yang terdeposisi pacta pelet ZoO.
Untuk Gambar 3 kondisi parameter yang digunakan
adalah daya 10 Watt, tekanan gas 7.10-2Torr, sedangkan
yang divariasi adalah waktu deposisi 0,25 jam sampai
dengan 1jam. Tahanan sudah mulai timbul pactawaktu
deposisi0,25jam yaitu 5 M Ohm clanactakecenderungan
menurun dengan bertambahnya waktu deposisi.
Demikian juga tahanan mundumya juga menurun dari
18,2M Ohmmenjadi0,2M Mhm.Halinidisebabkankarena
dengan tekanan gas clandaya yang tetap, waktu deposisi
yang semakinmeningkatlajudeposisinyaakan meningkat
juga, Dengan demikian lapisan tipis yang ditimbulkan
akan semakintebal, yang akhimya tahanannya mengecil.
-
21)
E
.J:
0 15
!
i
c
S
10
"
5
0::
o
1
. T8h8n8nM8ju(RF)
8T
0,25
0,5
0,75
Mundur(Rp)
1
1,25
t(Jam)
Gamba, 3. Grafik hubungan antara waktu deposisi dengan
tahanan maju clan mundur
UntukGambar4 kondisiparameteryang digunakan
adalah daya 10 Watt clan waktu deposisi 0,5 jam,
sedangkan tekanan gas yang divariasi dari 7.10-2Torr
Pembuatan Sambungan PN Semikonduktor ZnO don Konduktor AI dengan Teknik Sputtering (Yunanto)
-
E
s:.
0
25
20
I
8Tahanan
Mundur
(Rp)
f*TahananMajU(RF}
15
Ui
c
10
ICI
...
1/1
5
Ui
GI
It:
0
0,07
0,08
0,09
0,1
1,1
Tekanan(Torr)
Gambar4. Grafik huburiganantara tekanangas dengan
tahananmaju dan mundur
Gambar 6. Grafik hubungan antara tegangan dan arus
sambungan pn untuk waktu deposisi 1,25 jam pada skala
sampaidengan 1,1.10-1Torr Tahanan sudahmulaitimbul
horisontal 50 V/div dan vertikal 0,2 mA/div
padatekanan 1,1.10-1torryaitu 1,5M ohmclaneenderung
menurun sampai 0,1 M Ohm, walaupun kemudian naik
lagi menjadi 0,6 M Ohm. Demikian juga tahanan
untuk membuat sambungan an tara logam clan
mundumya juga untuk tekanan yang semakin menurun semikonduktormaka teJjadi sambungan po. Grafik yang
tahanannya eenderung turun dari 19,8 M Ohm menjadi ditunjukkan pada Gambar 6 adalah sambungan pn diberi
1,7M Ohm clankemudian naik Iagimenjadi4,5 M Ohm. tegangan maju clan mundur, sehingga dapat langsung
Hal ini disebabkan karena dengan turunnya tekanan gas . dibaea tegangan maju clanmundur.
dari 1,1.10-1Torrmenjadi 1.10-1TorrmakagasArgon yang
Pada sambungan antara logam dengan
bertumbukan dengan partikel udara semakin sedikit, semikonduktor yang mempunyai tegangan barrier arus
sehingga ion Argon sebagian besar menumbuk target. mengalir dari berbagai arab tergantung pada polaritas
Dengan demikianjalanbebasrata-rataionArgonke target tegangan.yang diberikan. Bila sambungan logam dan
menjadi semakinbesar. Tetapisemakinturuntekanangas semikonduktor
diberi tegangan maju maka
mulai 9.10-2 Torr tahanan meningkat Iagi. Hal ini semikonduktor akan mempunyai tingkat tenaga yang
disebabkan karena kemungkinan ion Argon yang lebih tinggi dari pada logam. Hal ini mengakibatkan
terionisasi semakin sedikit, sehingga atom target yang elektron-elektronpada logam yang dinaikkan tenaganya
tertumbuk ion Argon juga menurun.
dapatmelompatibarrier..Konsentrasielektronyang dapat
Pada Gambar 5 gambar yang ditampilkan
melompati barrier lebih besar yang berada di dalam
sambungan pn yang tidak begitu baik sedangkan pada semikonduktor, sehingga elektron mengalir dad
Gambar6 basilyang palingpalingbaik.Untuksambungan semikonduktor ke logam Pada grafik ditunjukkan pada
pn yang tidak begitu baik tidak terjadi proses
arab ke kanan Tegangan dadal maju teJjadi lebih tinggi
penyearahan yang baik, sehingga grafiknya hanya
darisambunganpn darisilikonyaitu6,5Volt,karenabahan
berupa garis yang hampir Iurus.yang berbelok sedikit ZoO mempunyai eelah tenaga 3,3 eV lebih tinggi dari
Hal ini disebabkan karena belum terjadi lapisantipis AI. Silikonyang hanya 1,1eV,
Aliran elektron ini tidak tergantung dari nilai
atau Iapisan tipis yang terjadi sangat tipis, sehingga
belum terjadi hubungan yang mereta antara logam clan tegangan yang diberikan pada sambungan logam dan
semikonduktor. Tetapi untuk lapisan Al yang eukup semikonduktor. Sedangkan hila sambungan logam clan
semikonduktor diberi tegangan mundur, maka elektron
tidak dapat melompati tegangan barrier, sehingga hanya
arus yang keeil saja yang mengalir dari semikonduktor
ke logam.Tetapi untuk tegangan yang cukup besar maka
akan terjadi teganganjebol yang akan mengalirkan arus
yang cukup besar juga.. Dalam grafik pada Gambar 5
tegangan dadal mundumya hanya 10 Volt. Sedangkan
pada Gambar6 ditunjukanarabyang ke kiri,menunjukkan
tegangan dadal mundur.sebesar 150 Volt Hal ini bisa
terjadi karena digunakan tegangan mundur yang cukup
besar melebihi 150Volt, sehinggateJjaditegangan dadal
mundur.
Untukmembandingkanbasilpenelitianinidengan
penelitian yang lain yang dilakukan oleh Dr. Adianto,
Gambar 5. Grafik hubungan antara tegangan dan arus
makaditampilkanGambar7 menunjukangrafIkhubungan
sambungan pn untuk waktu deposisi 0,5 jam pada skala
tegangan clan arus sambungan pn dari silikon tire n
horisontal 50 V/div dan vertikal 0,2 mA/div
2~9
Prosiding Pertemuan llmiah Ilmu Pengetahuan dun Teknologi Bahan '99
-
Serpong, 19 20 Oktober 1999
ISSN 1411-2213
KESIMPULAN.
Dari beberapa percobaan daD pengamatan yang
telah diJakukan dapat diambiJ beberapa kesimpulan
sebagai berikut :
I. Semikonduktor ZoO yang diberi pengotor lapisan
tip is dari konduktor AI dengan teknik sputtering
dapat digunakan untuk membuat sambungan pn
2. Sambungan pn yang dihasilkan paling baik pada
penelitian ini adalah dengan tahanan maju 2,1 Kilo
Ohm daD tahanan mundur 19,8 M Ohm, tegangan
dadal maju 6,5 Volt daDtegangan dadal mundur 150
Volt
Gambar 7. Grafik hubungan antara tegangan dan arus
sambungan antara silikon dengan aluminium yang diberi
penyekat lapisan tipis toluena pacta skala horisontal 50
V/div dan vertikal 0,2 mAidiv
u:-
~
c
!
'iij
IV
Co
IV
0
3.
4.
Sambungan pn ini dapat dikembangkan
dalam
pembuatan diode untuk penyearah tegangan tinggi,
karena mempunyai tegangan dadal maju yang tinggi.
Untuk memperbaiki sifat listrik dari sambungan, pn
bahan konduktor AI digunakan bahan konduktor AI
mumi. Selain itu digunakan pompa vakum difusi yang
mampu mempertinggi kevakuman ruang sputtering,
yang akhirnya proses pelapisan lapisan tip is
konduktor AI akan lebih bersih (pure), terbebas dari
partikel yang tidak dikehendaki.
UCAP AN TERIMA KASIH
2
3
4
5
6
7
8
9
E (Volt)
Pada kesempatan ini Penulis mengucapkan terima
kasih kepada Bp. Pramujo daD Bp. Ngatinu yang telah
banyak membantu dalam penelitian ini.
Gambar 8. Grafik hubungan antara tegangan terbalik
dengan kapasitan
antara sambungan
ZoO dengan AI
lapisan tipis Toloune daD AI. Pada diode ini tegangan
dadal maju majunya cukup rendah sekitar I Volt,
sedangkan tegangan dadal mundur sekitar 100 Volt.
Fungsi dari lapisan tipis Toloune untuk meningkatkan
tegangan dadal mundur [7].
Pada Gambar 8 dapat dilihat grafik tiga macam
hubungan antara tegngan terbalik sambungan po,
dimana tegangan positip diberikan pada terminallogam
AI, sedangkan terminal negatip dibrikan pada
semikonduktor ZoO. Kapasitannya akan turun secara
ekponensial dengan naiknya tegangan terbalik. Nilai
kapasitan yang tertinggi terjadipada sambunganpn yang
dalam pembuatannya dilakukan dengan waktu yang
paling panjang.Hal inimenunjukkan bahwapada lapisan
tipis Al yang paling tebal maka akan terjadi sambungan
pn yang baik. Sedangkan sambungan pn yang niJai
kapasitannya lebih rendah dalam pembuatannya dengan
waktu yang lebih pendek. Untuk sambungan yang lainya
nilai kapasitannya sangat kecil, sehingga sulit diamati
6. DAFT AR PUST AKA
[1]. GEORGEHASS,MAURICEHF,JOHNIV,Physics
of Thin Film,AcademicPress, New York, (1982).
[2]. HEINERR,INGOLFR,Ion Implatation,JohnWeley
& Son, Chichester,(1986).
[3]. REKA RIO, MASAMORI, Fisika daDTeknologi
Semikonduktor,PTPradnyaParamita,Jakarta,(1982)
[4]. MARTIN AG, Solar Cells, Prentice Hall, Inc
Englewoodliffs,(1982).
[5]. KIYOTAKA W, SHIGER H, Handbook Sputter
Deposition Technology, Noyes Publication, New
Yersey,(1991).
[6]. KONUMA, Thin Film Deposition by Plasma
Techniques,SpringerVerlag,Berlin(1992).
[7]. ADIANTO,"PengukuranArus daDTegangantanpa
Cahaya Diode logam Organik Semikonduktor"
ProsidingPPI PDIPTNPPNYBATAN Yogyakarta
(1996).
Ke Daftar Isi