Penumbuhan Lapisan Tipis Berbasis Silikon dengan Sistem Hot Wire PECVD (Bagian II)

LAPORAN PENELITIAN  – Lembaga Penelitian Universitas Tadulako (2007).  Laporan hasil penelitian fundamental tahuun ke-dua yang berjudul penumbuhan lapisan tipis berbasis silikon dengan sistem hot wire PECVD diketua oleh Drs. Syamsu, M.Si. dengan anggota Amiruddin Kade, S.Pd., M.Si., dan Haeruddin, S.Pd., M.Si. Penelitian ini dibiayai oleh DP2M DIKTI dengan nomor kontrak: : 051/SP2H/PP/DP2M/III/2007 TANGGAL 29 Maret 2007.

RINGKASAN - Sistem HW-PECVD digunakan untuk menumbuhkan lapisan tipis a-Si:H, c-Si:H tanpa doping dan dengan doping di atas  gelas corning 7059 dan wafer silikon dengan menggunakan gas silan (SiH4) 10% dalam gas hidrogen (H2) sebagai sumber gas, dan gas phospin dan diboron sebagai dopan gas. Lapisan tipis yang telah ditumbuhkan dikarakterisasi untuk mengamati sifat optik dan listrik maupun struktur lapisannya dengan menggunakan spektrometer ultraviolet visible (UV-Vis), FTIR, DEKTAK IIA, X-ray diffractometer (XRD), dan scanning electron microscope (SEM). Konduktivitas diukur dengan metode dua titik (coplanar). Melalui optimasi parameter laju aliran gas silan diperoleh lapisan tipis a-Si:H berkualitas baik dengan konduktivitas gelap yang relatif tinggi. Lapisan tipis a-Si:H yang ditumbuhkan dengan laju deposisi 18,14 Å/men, memiliki celah pita optik sebesar 2,05 eV, serta konduktivitas gelap paling tinggi (orde 10-09 S/cm). Hasil ini menunjukkan bahwa dengan menggunakan sistem HW-PECVD, sifat optik lapisan telah berhasil ditingkatkan tanpa menurunkan sifat listriknya. Lapisan tipis c-Si:H tanpa doping yang telah berhasil ditumbuhkan dengan optimasi temperatur substrat, memiliki celah pita optik yang menurun dari 1,46 eV sampai 1,15 eV dengan meningkatnya temperatur substrat dari 175 C sampai 225 C. Penurunan celah pita optik ini mengindikasikan adanya perubahan struktur dari amorf ke mikrokristal. Lapisan tipis yang ditumbuhkan pada temperatur substrat 175-225 C berstruktur mikrokristal dengan orientasi kristal <111>, <220>, dan <311>. Lapisan tipis c-Si:H dengan doping telah berhasil ditumbuhkan dengan orientasi kristal <111>, <220>, dan <311>. Laju deposisi lapisan tipis c-Si:H tanpa doping yang diperoleh berkisar 17,34 A/s. Konduktivitas gelap tipe p dan n masing-masing adalah 6,63x10-2 S/cm dan 19,87x 10-2 S/cm pada rasio gas dopan 2%. Akhirnya dapatlah disimpulkan bahwa telah berhasil ditumbuhkan lapisan tipis berbasis silikon (a-Si:H, c-Si:H tanpa doping dan dengan doping) dengan sistem hot wire plasma enhanced chemical vapor deposition (HW-PECVD) dengan kualitas yang baik.

SARAN - Percobaan lebih lanjut pada sistem HW-PECVD bisa dilakukan dengan mengoptimasi jarak filamen ke substrat, dan temperatur filamen dari lapisan tipis yang ditumbuhkan di atas wafer silikon. Hal ini berguna untuk meningkatkan kualitas lapisan tipis berbasis silikon yang terbentuk. Dengan demikian aplikasi lapisan tipis berbasis silikon untuk devais dapat meningkatkan karakteristik sifat optik dan listriknya.
MAKALAH - Hasil penelitian fundamental yang dibiayai oleh DP2M DIKTI Tahun anggaran 2006-2007 ini telah dipresentasikan pada Seminar Nasional Hasil Penelitian Multi Tahun yang dilaksanakan di Hotel Millenium dari tanggal 4 sampai 6 Agustus 2008 berdasarkan surat Direktorat Penelitian dan Pengabdian kepada Masyarakat Ditjen Dikti Depdiknas No. 774/D3/PL/2008, tanggal 17 Juli 2008 tentang seminar hasil multi tahun dan surat nomor 1052/D3/PL/2008 tanggal 25 September 2008 tentang penghargaan peneliti.