Manggara, AlgafariBakti (2013) Studi Pengaruh Perbandingan Zr/Ti terhadap Struktur, Komposisi Fase, dan Morfologi Kristal Lapisan Tipis PZT (PbZrxTi1-xO3). Magister thesis, Universitas Brawijaya.
Abstract
Ferokeramik berstruktur kristal perovskit ABO 3 dan berbentuk lapisan tipis ( thin film ) menjadi fokus penelitian dalam teknologi mikroelektrik. Plumbum Zirkonat Titanat (PZT) adalah ferokeramik dengan sifat piezoelektrik terbaik untuk divais berbasis Micro Electro Mechanical (MEMs). Beberapa metode fabrikasi lapisan tipis PZT sedang dikembangkan saat ini, salah satunya yang memberi banyak keuntungan adalah Chemical Solution Deposition (CSD) melalui teknik spin coating menggunakan prekursor PZT hasil sintesis metode sol-gel. Karakteristik keramik PZT dengan perbandingan Zr/Ti di daerah Morphotrophic Phase Boundry ( MPB) berbentuk lapisan tipis berbeda dengan keramik ruah ( bulk ) dalam hal struktur, komposisi fase, dan morfologi kristalnya . Oleh karena itu pada penelitian ini dipelajari pengaruh perbandingan Zr/Ti terhadap struktur kristal, komposisi fase, dan morfologi lapisan PZT di daerah MPB. Penelitian ini menggunakan v ariasi komposisi perbandingan Zr/Ti yaitu 50:50, 52:48, 53:47, 55:45, dan 60:40. Sintesis prekursor PZT dilakukan dengan metode sol-gel menggunakan penstabil polietilen glikol 400 melalui proses refluks. Pembuatan lapisan dilakukan melalui teknik spin coating menggunakan substrat silikon (100) dan dianil pada temperatur 600 o C. Karakterisasi awal prekursor PZT untuk mengidentifikasi pembentukan ikatan M-O-M yang terbentuk dan senyawa organik yang di uapkan selama proses sol-gel menggunakan FT-IR. Analisis termal menggunakan DSC-TGA untuk mengetahui temperatur kristalisasi dan senyawa organik yang telah di uapkan . Karakterisasi struktur kristal serbuk dan lapisan tipis PZT menggunakan XRD serta untuk mengetahui morfologi dan komposisi menggunakan SEM-EDX. Hasil penelitian menunjukkan metode sol-gel dengan PEG 400 dapat menghasilkan PZT yang teridentifikasi memiliki struktur perovskite ABO 3 hasil analisis FT-IR dan XRD serbuk PZT. Berdasarkan hasil uji DSC-TGA temperatur kristalisasi PZT adalah 599,73 ( → 600 o C). Teknik spin coating dan penganilan pada temperatur 600 o C dapat menghasilkan lapisan tipis dan menumbuhkan kristal PZT pada substrat silikon (100). Perbandingan Zr/Ti memberikan pengaruh pada karakteristik lapisan tipis PZT, dimana semakin bertambahnya atom Zr dan berkurangnya atom Ti menyebabkan muncul struktur kristal ZrO 2 yang semakin meningkat, fase rhombohedral yang terbentuk semakin bertambah dan fase tetragonal semakin berkurang, ukuran kristal ( crystallite size ) semakin besar, morfologi lapisan tipis secara visual menunjukkan ukuran partikel ( particle size ) semakin bertambah, dan ketebalannya yang sedikit mengalami peningkatan.
English Abstract
Ferroceramic with crystal structure of perovskite ABO 3 and the form at thin film has been coming in the popularity microelectric technology. Plumbum zirconate Titanate (PZT) is ferroceramic with the best piezoelectric properties for device based Micro Electro Mechanical (MEMS). Several PZT thin film fabrication methods are being developed at this time, one that gives a lot of advantage is a Chemical Solution Deposition (CSD) through spin coating technique using PZT precursor synthesized by sol-gel method. PZT ceramics with a ratio of Zr/Ti in the Phase Morphotrophic Boundry (MPB) form thin films with bulk have the characteristic differences in terms of crystal structure, phase composition, and morphology. Therefore this research studied the effect of Zr/Ti ratio on crystal structure, phase composition, and morphology of the PZT thin films in MPB. The v arious composition of Zr/Ti used in t his research are 50:50, 52:48, 53:47, 55:45, and 60:40. Synthesis PZT precursor performed by sol-gel method using polyethylene glycol 400 as stabilizer with reflux process. Fabrication of thin films through spin coating technique us ed a silicon substrate (100) and annealed at temperature of 600 o C. Characterization of PZT precursor to identify the formation of M-O-M bonds are formed and organic compounds removed during the sol-gel process using FT-IR. Thermal analysis using DSC-TGA to determine the crystallization temperature and residual organic compounds are removed. Characterization crystal structure of PZT powders and thin film using XRD and to determine the morphology and composition using SEM-EDX. The results showed that sol-gel method with polyethylene glycol 400 can produce PZT has identified ABO 3 perovskite structure analysis by FT-IR and XRD on PZT powder. Based on the thermal analysis by DSC-TGA, temperature crystallization of PZT is 599,73 ( → 600 o C). Spin coating technique and annealed at temperature of 600 °C result in thin film formed and crystal of PZT growth on silicon substrate (100). Comparison of Zr/Ti give influence on the properties of PZT thin film, where Zr is increased and Ti is decreased causes the ZrO 2 crystal structure was found increased, which formed the rhombohedral phase increased and tetragonal phase decreased, crystallite size increased, thin films morphology visually shows the particle size increased rapidly, and its thickness increased slightly.
| Item Type: | Thesis (Magister) |
|---|---|
| Identification Number: | TES/537.244 6/MAN/s/041308229 |
| Subjects: | 500 Natural sciences and mathematics > 537 Electricity and electronics > 537.2 Electrostatics |
| Divisions: | S2/S3 > Magister Matematika, Fakultas MIPA |
| Depositing User: | Endro Setyobudi |
| Date Deposited: | 18 Feb 2014 10:46 |
| Last Modified: | 18 Feb 2014 10:46 |
| URI: | http://repository.ub.ac.id/id/eprint/157508 |
Actions (login required)
 |
View Item |