Admin akan menyempurnakan dan memindahkan artikel pada blog ini secara bertahap ke :
Film tipis merupakan lapisan dari material yang sangat tipis yaitu antara skala nano sampai milimeter. Pembuatan film tipis memiliki manfaat yang sangat besar dalam dunia material,diantaranya adalah sebagai pelapisan bahan untuk menutupi kelemahan dari bahan yang dilapisi seperti anti korosi, persiapan material baru sebelum dipabrikasi serta dalam pengembangan material baru.
Ketebalan adalah perbedaan ketinggian antara lapisan dan substrat. Ketebalan juga
dapat diestimasi secara tidak langsung, salahsatunya dengan menggunakan teknik
spektroskopi yaitu melaluipengukuran spektrum absorbsi atau
transmisi.Prinsipnya adalahmenggunakan interferensi yang terjadi pada lapisan
tipis. Dengan cara ini,ketebalan diestimasi melalui pola interferensi yang
muncul pada spectrum yang diperoleh.
Dari hasil pengukuran menggunakan spektroskopi, maka dapat dihitung
ketebalannya menggunakan persamaan berikut ini
Dimana t adalah
ketebalan, m adalah jumlah gelombang dalam selang
dan
, n adalah indeks bias film
polimer, adalah sudut datang.
Fabrikasi film tipis sudah sering dilakukan oleh
beberapa peneliti sekarang ini. Ada dua proses yang biasa dipergunakan untuk
fabrikasi film tipis yaitu proses deposisi (deposition)
dan proses dalam fasa larutan (solution
phase). Khusus untuk fabrikasi film tipis bahan polimer banyak digunakan
proses larutan seperti solution casting,
doctor blading, dipcoating, dan spincoating.
Dip Coating
Dip coating adalah suatu proses yang digunakan
untuk pelapisan, misalnya
bahan semikonduktor. Pada proses pelapisan ini, biasanya di bagi menjadi beberapa
langkah. Perendaman (immersion), dimana substrat ini direndam dalam larutan
bahan lapisan pada kecepatan konstan. Kemudian Start-up, dimana
substrat telah berada di dalam larutan untuk sementara waktu dan mulai
ditarik ke atas. Kecepatan menentukan ketebalan lapisan (penarikan lebih
cepat memberikan bahan pelapis yang lebih tebal). Pengeringan, dimana kelebihan cairan akan mengalir
dari permukaan. Penguapan (evaporation), dimana pelarut yang menguap dari
cair, membentuk lapisan tipis. Pada proses dip coating ini, kecepatan
alat sangat berpengaruh pada tiap langkah yang dilalui. Untuk itu, perlu diperhatikan
dalam pengontrolan kecepatan gerak alat agar hasil pelapisan bahan semikonduktor
mencapai hasil yang sesuai dengan kebutuhan.
Powder Coating
Powder coating adalah jenis lapisan yang
diterapkan sebagai serbuk kering. Perbedaan utama antara cat cair konvensional dan
powder coating adalah bahwa powder coating tidak memerlukan pelarut untuk
menjaga bagian binder dan filler dalam bentuk suspensi cair. Lapisan ini biasanya
diterapkan elektrostatik dan kemudian dipanaskan untuk memungkinkan agar serbuk
mengalir dan membentuk lapisan. Serbuk bisa thermoplastik atau polimer
termoset. Hal ini biasanya digunakan untuk membuat hard finish yang lebih
keras dari cat konvensional. Powder coating terutama digunakan untuk
pelapisan logam, seperti “whiteware”, ekstrusi aluminium, dan mobil dan bagian-bagian
sepeda. Teknologi baru memungkinkan bahan lain, seperti MDF (medium-density
papan serat), menjadi serbuk dilapisi dengan menggunakan metode yang
berbeda.
Spincoating
Spin coating dapat diartikan sebagai
pembentukan lapisan melalui proses pemutaran (spin). Bahan yang akan dibentuk lapisan
dibuat dalam bentuk larutan (gel) kemudian diteteskan di atas suatu substrat yang
disimpan di atas piringan yang dapat berputar, karena adanya gaya sentripetal
ketika piringan berputar, maka bahan tersebut dapat tertarik ke pinggir substrat
dan tersebar merata. Selain untuk penumbuhan bahan semikonduktor, teknik
spin coating ini juga dapat digunakan untuk mendeposisi lapisan tipis bahan
lainnya seperti bahan polimer maupun bahan keramik oksida.
Langkah pertama dalam fabrikasi film
adalah mempersiapkan suhu deposisi, yaitu dengan mengatur alat pemanas dan
kipas sehingga suhu sel pemanas mencapai keseimbangan.Perlu diingatkan
kembali bahwa yang
dimaksud dengan suhu
sel pemanas dalam eksperimen ini adalah suhu udara di dalamnya dan bukan
suhu substrat. Hal ini perlu ditekankan karena dengan penggunaan inset
alumunium, suhu substrat akan lebih tinggi
dibanding dengan suhu
udara di dalam
sel. Sementara suhu
sel pemanas dinaikkan, larutan polimer juga dipanaskan dalam water bath
sesuai dengan suhu yang diinginkan.
Setelah udara dalam
sel pemanas mencapai
suhu yang diinginkan, substrat
(35 mm x 25 mm x 1 mm) yang telah dibersihkan di masukkan ke dalam inset
alumunium yang terdapat pada tempat substrat. Substrat tersebut dilapisi
terlebih dahulu dengan
lapisan tipis pelarut
agar adhesi (“wetting”)
antara larutan polimer dan
substrat meningkat. Proses deposisi dimulai dengan meneteskan sekitar 0,5 ml
larutan polimer hingga menutupi substrat, kemudian rotasi spincoater dimulai.
Untuk memperoleh film tipis dengan
kualitas optik yang baik, yaitu transparan, indeks bias yang homogen, dan
memiliki permukaan yang halus, terdapat 3 tahap yang harus dilakukan, yaitu :
1.
Melakukan optimasi parameter
fabrikasi film tipis dengan teknik spincoating seperti jenis pelarut,
temperatur substrat, konsentrasi larutan, kecepatan spin, waktu, dan temperatur
fabrikasi
2.
Memfabrikasi film tipis dari
bahan polimer yang berbeda dengan penyesuaian parameter fabrikasi di atas
3. Mengukur sifat optik dari film tipis, yaitu koefisien absorpsi dan
dispers indeks bias
Interferensi pada Lapisan Tipis
Dalam
kehidupan sehari-hari kita sering melihat fenomena yang ditimbulkan oleh
interferensi cahaya. Sebagai contoh timbulnya garis-garis berwarna yang tampak
pada lapisan tipis minyak tanah yang tumpah di permukaan air, warna-warni yang
terlihat pada gelembung sabun yang mendapat sinar matahari, serta timbulnya warna-warni
pada cakram padat (compact disc).
Pola
interferensi pada lapisan tipis dipengaruhi oleh dua faktor, yaitu panjang
lintasan optik dan perubahan fase sinar pantul.
Dari
Gambar 4, sinar AB merupakan sinar monokromatik yang datang pada permukaan
pelat tipis. Sebagian sinar AB dipantulkan oleh permukaan bidang batas udara
dan pelat (sinar BE) dan sebagian lagi dibiaskan ke dalam medium pelat (sinar
BC). Sinar BC dipantulkan oleh permukaan bidang batas pelat dan udara (sinar
CD). Sinar CD dipantulkan oleh permukaan atas dan sebagian lagi dibiaskan
keluar film (sinar DF). Sinar BE dan DF datang bersamaan di mata kita.
Sinar
datang dengan sudut datang i pada lapisan tipis dengan ketebalan d dan indeks
bias n, sehingga sinar mengalami pemantulan dan pembiasan dengan sudut bias r.
Dengan mempertimbangkan kedua faktor di atas, dapat ditentukan syarat-syarat
terjadinya interferensi berikut ini.
1.
Syarat terjadinya interferensi maksimum (terang)
2n.d.cos
r = (m – 1/2) λ ; m = 1, 2, 3, ............ (7)
2.
Syarat terjadinya interferensi minimum (gelap)
2n.d.cos
r = mλ ; m = 0, 1, 2, ....................... (8)
0 comments:
Post a Comment