NUR AINI HANDAYANI, 4250403022

ANALISIS XRD FILM TIPIS AlxGa1-xN DI ATAS SILIKON (111) YANG DITUMBUHKAN DENGAN METODE DC MAGNETRON SPUTTERING

Identitas Mahasiswa - NAMA : NUR AINI HANDAYANI - NIM : 4250403022 - PRODI : Fisika - JURUSAN : Fisika - FAKULTAS : Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam - EMAIL : sobatina pada domain plasa.com - PEMBIMBING 1 : DR. SUGIANTO, M.Si - PEMBIMBING 2 : SUNARNO, S.Si, M.Si - TGL UJIAN : 2007-08-28

JudulANALISIS XRD FILM TIPIS AlxGa1-xN DI ATAS SILIKON (111) YANG DITUMBUHKAN DENGAN METODE DC MAGNETRON SPUTTERING

AbstrakMaterial semikonduktor III-nitrida (AlN, GaN, InN) mempunyai bandgap lebar (3,4eV sampai 6,2 eV), kecepatan saturasi elektron, tegangan breakdown, conduction bandoffset,dan stabilitas termal tinggi sehingga sangat berpotensi untuk aplikasi devaiselektronik yang bekerja pada daya dan temperatur tinggi. Salah satu semikonduktor yangbanyak diteliti adalah AlxGa1-xN yang dapat diaplikasikan dalam bidang optoelektronikseperti LED (light emitting diode), LD (laser diode) dan detektor UV (ultra violet).Film tipis AlxGa1-xN ditumbuhkan di atas lapisan penyangga AlN pada substratsilikon (Si) dengan bidang orientasi kristal (111). Film tipis AlxGa1-xN ditumbuhkandengan variasi fraksi molar Al, x = 0,1 dan x = 0,2 pada daya plasma yang berbeda (40,50 dan 70 watt). Preparasi substrat dilakukan dengan pencucian menggunakan aseton danmetanol. Kemudian substrat dicelup dalam larutan HF [H2O:HF (49%) = 10:1] padatemperatur ruang selama 20 detik untuk menghilangkan oksida pada permukaannya.Karakterisasi film tipis AlxGa1-xN dengan XRD (X-Ray Difraction) dilakukan untukmengetahui struktur kristal film tipis AlxGa1-xN, serta sifat optik film tipis AlxGa1-xNdiketahui dengan karakterisasi spektrometer UV-nir (Ultraviolet near infrared).Karakterisasi XRD film tipis GaN dan AlxGa1-xN menunjukkan nilai fraksi molar Al(x = 0,1 dan x=0,2) mempunyai orientasi bidang kristal (0002), yang masih bersifatpolikristal dan berstruktur kristal wurtzite pada daya 40W. Dengan optimalisasi dayaplasma (70 watt) pada x = 0,2 pada film tipis AlxGa1-xN diperoleh orintasi bidang kristalyang bergeser menuju orientasi bidang kristal (1010) yang sudah bersifat monokristal.Karakteristik sifat optik dengan UV-nir menunjukkan ketebalan film tipis dengan x = 0,2pada daya 70 watt lebih rata dan tebal dibandingkan dengan daya 40 watt dan 50 watt.Film dengan x = 0,2 pada daya plasma 40 watt memiliki Eg = 3,58 eV, daya plasma 50watt Eg = 3,62 eV serta pada daya plasma 70 watt memiliki Eg = 3,78 eV. Perbedaanfraksi molar Al juga berpengaruh terhadap besarnya energi bandgap. Film AlxGa1-xNpada daya plasma 50 watt dengan x = 0 memiliki Eg = 3,52 eV; x = 0,1 memiliki Eg =3,58 eV sedangkan pada x = 0,2 memiliki Eg = 3,62 eV.Semakin besar fraksi molar yang diberikan maka energi bandgap dari film tersebutjuga semakin besar. Penambahan daya plasma yang besar mengakibatkan pergeseransudut yang relatif kecil. Pergeseran sudut 2θ menyatakan besarnya strain yangmengindikasikan kualitas kristal yang dihasilkan.

Kata Kuncifilm tipis, AlxGa1-xN , dc magnetron sputtering, daya plasma.

ReferensiAryanto, D. 2006. Karakterisasi Film Tipis GaN Yang Ditumbuhkan Oada SubstratSi(111) Dengan Metode DC MAGNETRON SPUTTERING. Skripsi. FisikaFMIPA UNNES, SemarangAtmono, T.M. 2003. Lapisan Tipis dan Aplikasinya untuk Sensor Magnet dan SensorGas Sputtering (Diktat Kuliah: Workshop Sputtering untuk RekayasaPermukaan Bahan). Puslitbang BATAN, Yogyakarta: 1-5Chalmers, S. 1993. Interference-Based Measurement of Semi-Transparnt Thin FilmThickness. San Diego: Filmetrics IncDridi, Z., Bouhafs, B., Ruterana, P. 2002. Pressure Dependence of Energy Band Gapsfor AlxGa1-xN, InxGa1-xN and InxAl1-xN. New journal of Physics vol 4, p.1.1-1.15Eastman, L.F., Tilak, J., Smart,V., Green, B.M., E.M. Chumbes, Dimitrov, R., Kim,H., Ambacher, O.S., Weimann, N., Murphy, W.J., Schaff and Shealy, J.R.2001. Undoped AlGaN/GaN HEMTs for Microwave Power Amplification.IEEE Trans. Electron Devices vol. 48, p. 479Elsass, C.R., Oblenz, C.P., B. Heying, Fini, P., Petroff, P.M., DenBarr, S.P., Mishra,U.K., Speck, J.S., Saxler, A., Elhamrib, S. and Mitchel, C. 2001. Influence ofGrowth Temperatur and Thickness of AlGaN Caps on Electron Transport inAlGaN/GaN Heterostructures Grown by Plasma Assisted Molecular BeamEpitaxy. Jpn J. Appl. Phys. vol. 40, p. 6235Fanget, S., Chevallier B.C., Guillot, G., Martines, E., Jalabert, D., Daudin, B.,Mariette, H., Dang, S.L., Ferro, G., Monteil, Y. 2002. Optical Properties ofCubic AlGaN. Mat. Res. Soc., vol 693, p. 16.44.1-16.44.6Gil, B. 1998. Group III Nitride Semikonductor Compouns Physics and Aplication.New York: Oxford University Press: 33Green, B M. 2001. Characteristics, Optimization and Integrated Circuit Applicationof Alumunium Gallium Nitride / Gallium Nitride High Electron MobilityTransistor. Disertation. Faculty of the Graduate School of Cornell University.USA: 18-2068Harmer, P., Halsall, M.P., Wolverson, D., Parbrook, P.J., Henley, S.J. 2003. PressureDependent Photoluminescence Study of Epitaxial AlGaN to 19 Gpa.Semicond. Sci. Tech vol 19, p. L232-L239Hirayawa, H., Kinoshita, A., Aoyagi, Y. 2001. Growth and Optical Properties of IIINitrideSemiconductos for Deep UV (230 - 350 nm) Light-Emitting Diodes(LEDs) and Laser Diodes (LDs). Riken Review No. 33, p. 28-31Hsu, L. and Walukiewicz, W. 2001. Effect of Polarization Fields on TransportProperties in AlGaN/GaN Heterostructure. J. Appl. Phys. vol 89 No 3, p. 1783Joshi, C. 2003. Characterization and Corrosion of BCC-Tantalum Coating Depositedon Alumunium and Steel Substrate by DC Magnetron Sputtering. Thesis.Institute of technology, New Jersey: 10-18Keller, S., Wu, Y.F., Parish, G., Ziang, N., Xu, J.J., Keller, B.P., DenBaars, S.P., andMishra, U.K. 2001. Gallium Nitrid Based High Power Heterojunction FieldEffect Transistor Process Development and Present Status at UCSB. IEETransaction on Electron Device Vol 48 No 3, p.552Kim H, Andersson, T.G. 2001. Characterization of AlxGa1-xN Layers Grown byMolecular Beam Epitaxy. Elsevier, Physica B 308 – 310, p. 93-98Kirchner, C and Seyboth, M. 1999. In-Situ Characterization During MOVPE Growthof III-Nitrides Using Reflectrometry. Anual report, Dept of optoelectronics:18-22Konuma, M. 1992. Film Deposition by Plasma Technique. Spinger Verlag, NewYork: 111-114Kozawa, T., T. Kachi, H. Kano and H. Nagase. 1995. Thermal stress in GaN epitaxiallayer grown on sapphire substrates. J.Appl.Phys. 77(9).Lai, B.K. 1999. DC Magnetron Sputtering of TiNi Thin Films. Case Western ReserveUniversity: 1-10.Laura C M. 2006. Determination of Band Gap Bowing Parameter of AlxGa1-xN withContactless Electroreflectance. Thesis. Virginia: Virginia CommonwealthUniversity: 38-45Madelung, O. 1996. Semiconductor Basic Data. Berlin: Springer-verlag: 69 -91Mahmood, A., Rakov, N., Xiao, M.,. 2002. Influence of Deposition Condition onOptical Properties of Alumunium Nitride (AlN) Thin Film Prepared by DCReactiveMagnetron Sputtering. Materials Letters 57, p.1925 – 1933Miyazaki, T., Fujimaki T., dan Adachi, S. 2001. Properties of GaN Film Deposid onSi (111) by Radio-Frequency-Magnetron Sputtering. J. Appl. Phys. 89, p.8316-8319Morkoc, H. 1999. Nitride Semiconductor and Device. Berlin: Springer Verlag:28-154Muth, J.F., Brown, J.D., Johnson, M.A.L., Yu, Z., Kolbas, R.M., Cook, W.J.R., andSchetzina, J.F. 1999. Absorption Coefficient and Refractive Index of GaN,AlN and AlGaN Alloys. Nitride Semicond, 4S1, p.G5.2-G5.8Nicholson, D.R. 1983. Introduction to Plasma Theory. John Wiley and Soon, NewYork: 1-5Paduano, Q. S., Weyburne, D. W., Bouthillette, L. O., Wang, S. Q. and Alexander,M. N. 2002. The Energy Bandgap of AlxGa1-xN. Jpn. J. Appl. Phys. 41, p.1936-1940.Pankove, J.I., and Moustakas T D. 1998. Gallium Nitride (GaN) I Semiconductor andSemimetal. Academi Press, America: 43-173Perlin, P., Lota, V., Weinstein, B.A., Wisniewski, P., Suski, P., Eliseev, P.G., Osinki,M. 1997. Influence of Pressure on Photoluminiscence andElectroluminescence in GaN/InGaN/AlGaN quantum wells. Appl. Phys. Lettvol 70, p. 2993Purwaningsih, S.Y. 2003. Pembuatan Lapisan Tipis ZnO:Al pada Substrat Kacadengan metode DC Magnetron Sputtering dan Karakterisasi Sifat Fisisnya.Thesis. Univeritas Gajahmada, Yogyakarta: 8-10Qiao, D., Yu, L.S., Lau, S.S., Redwing, J.M., Lin, J.Y., Jiang, H.X. 2000.Dependence of Ni/AlGaN Schottky Barrier Height on Al Mole Fraction. J.Appl. Phys, vol 87 No 2, p.801-804Ruffenach-Clur, S., Oliver B., Gil, B., Aulombard, R.L. 1997. MOVPE Growth andStructural Characterization of AlxGa1-xN. MIJ-Nitride Semicond Res vol 2 Art27, p. 1-3Schroder, D.K. 1990. Semiconductor Material and Device Characterization. JohnWiley and Soon, New York: 447-450Shan, W., Ager, J.W., Yu, K.M., Walukiewicz, Haller, E.E., Martin, M.C.,McKinney, Yang, W. 1999. Dependence of The Fundamental Band Gap ofAlxGa1-xN on Alloy Compotion and Pressure. American Insitute of Physics; J.Appl. Phys vol 85, No 12, p. 8505-8507Singh, J. 1993. Physics of Semiconductor and Their Heterostructures. McGraw-HillInc, Singpore: 723-729Smith, W.F. 1993. Foundation Of Materials Science and Engineering. McGraw-HillInc, USA: 138Sudjatmoko. 2003. Teknologi Sputtering (Diktat Kuliah: Workshop Sputtering untukRekayasa Permukaan Bahan). P3TM BATAN, Yogyakarta: 1-16Sugianto, Suprianto, E., Sutanto, H., Budiman, M., Arifin, P., Barmawi, M. 2002.Penumbuhan Film Tipis AlxGa1-xN dengan Plasma Assited MOCVD. JurnalFisika HFI vol A5, p. 0586Suryadi, H. Sudjatmoko, Atmono, T.M. 2003. Fisika Plasma (Diktat Kuliah:Workshop Sputtering Untuk Rekayasa Permukaan Bahan). Yogyakarta:Puslitbang Teknologi Maju BATAN: 8Swanepoel, R. 1983. Determinaion of the Thickness and Optical Constants ofAmorphous Silicon. South Africa: Rand Africaans University: 1214-1218Vinegoni, C., Cazzanelli, M., Trivelli, A., Mariotto, G., Castro, J., Lunney, J. G.,Levy, J. 2000. Morphological and Optical Characterization of GaN Preparedby Pulsed Laser Deposition. Surface and Coatings Technology. 124, p. 272-277Wasa K and Hayakawa S. 1992. Handbook of Sputter Deposition TechnogyPrinciples, Technology and Application. New Jersey, USA: 49-116Yu, J.W, Lin, H.C, Feng, Z.C, Wang, L.S, Tripathy, S, Chua, S.J. 2005. Control andImprovement of Crystalline Cracking From Gan Thin Films Grown in Si byMetalorganic Chemical Vapor Deposition. Elsevier, Physica vol 498, p.108–112Zhao, G.Y., Ishikawa, H., Egawa, T., Jimbo, T., Umeno, M. 2000. High MobilityAlGaN/GaN Heterostructure Grown on Sapphire by Metalorganic ChemicalVapor Deposition. J. Appl. Phys, vol 39, p. 1035Zsebök, O., Jan, V., Thordson, Zhao, Q., Södervall, U., Ilver, L and Thorvald, G.,Andersson. 1996. The Effect of Al in Plasma-Assisted MBE-Grown GaN.Appl Semicond Phys, vol SE-412 96, p. FF99W3.36

Terima Kasihhttp://unnes.ac.id