MODUL PRAKTIKUM SAINS DAN TEKNOLOGI NANO PERCOBAAN PEMBUATAN LAPISAN TIPIS SEBAGAI BAHAN SENSOR DAN PENENTUAN RESISTIVITAS KEPING DENGAN METODE ELEKTROPLATING
Disusun oleh: Nama
: Hamida Lutfie Widayanti
NIM
: 12007017
PROGRAM STUDI PENDIDIKAN FISIKA FAKULTAS KEGURUAN DAN ILMU PENDIDIKAN UNIVERSITAS AHMAD DAHLAN 2017/2018
i
KATA PENGANTAR Assalamu’alaikum warahmatullahi wabarakatuhu Segala puji bagi Allah SWT, atas segala nikmat dan karunia-Nya sehingga Modul Praktikum Sains dan Teknologi Nano ini dapat disusun dengan lancar. Modul praktikum ini merupakan penyempurnaan dari Modul Praktikum Sains
dan Teknologi Nano
sebelumnya, sebagai pedoman bagi mahasiswa Program Studi Pendidikan Fisika dalam pelaksanaan praktikum mata kuliah Sains dan Teknologi Nano. Tentunya, modul praktikum telah dilengkapi dengan materi yang berkaitan dengan praktikum, pertanyaan/ soal yang menunjang pemahaman materi, contoh sampul laporan, susunan laporan beserta langkah analisis dan lembar pengambilan data. Perlu diketahui bahwa modul praktikum ini hanya fokus pada cara pembuatan lapisan tipis sebagai bahan sensor dengan menggunakan metode elektroplating dan penentuan resistivitas keping lapisan tipis yang terbentuk. Dalam pelaksanaan praktikum, mahasiswa diharapkan telah membaca dan memahami permasalahan yang akan dihadapi selama kegiatan praktikum. Praktikum dilakukan sesuai petunjuk dalam modul dengan pengawasan asisten sehingga praktikum dapat berjalan dengan lancar dan efisien. Penulis menyadari bahwa pada modul praktikum ini masih terdapat banyak kekurangan, sehingga penulis sangat mengharapkan kritik dan saran dari berbagai pihak. Penulis mengucapkan terima kasih kepada semua pihak yang telah membantu dalam penyusunan modul ini. Wassalamu’alaikum warahmatullahi wabarakatuhu
Yogyakarta, Juni 2017
Penulis
ii
DAFTAR ISI
HALAMAN SAMPUL................................................................................................... i KATA PENGANTAR .................................................................................................... ii DAFTAR ISI................................................................................................................... iii PERCOBAAN PEMBUATAN LAPISAN TIPIS SEBAGAI BAHAN SENSOR DAN PENENTUAN RESISTIVITAS KEPING DENGAN METODE ELEKTROPLATING A. B. C. D. E.
Tujuan Percobaan ................................................................................................... 1 Alat dan Bahan ....................................................................................................... 2 Dasar Teori ............................................................................................................. 3 Prosedur Percobaan ................................................................................................ 12 Pertanyaan .............................................................................................................. 15
DAFTAR PUSTAKA ..................................................................................................... 16 LAMPIRAN.................................................................................................................... 18
iii
PERCOBAAN PEMBUATAN LAPISAN TIPIS SEBAGAI BAHAN SENSOR DAN PENENTUAN RESISTIVITAS KEPING DENGAN METODE ELEKTROPLATING
A. Tujuan Percobaan 1.
Dapat melakukan proses pembutan lapisan tipis CuNi
dengan metode
elektroplating. 2.
Menentukan ketebalan lapisan tipis dan resistivitas keping lapisan tipis sebagai bahan sensor.
B. Alat dan Bahan 1.
PCB (Printed Circuit Board)
16. Nikel sulfat (NiSO4)
2.
FeCl3 (Ferit Klorid)
17. Nikel lembaran
3.
Aquades
18. Amtast MS-400 Magnetic stirrer
4.
Bak Penampung
19. Peyangga
5.
Amplas
20. Pemanas
6.
Gelas beaker Iwaki Pyrex 1000 ml (2 21. Termometer buah) dan 500 ml (1 buah)
22. DC power supply
7.
Gelas ukur Kimble 1000 ml
23. Kabel banana stecker
8.
Tissue
24. Plastik klip
9.
Hair dryer
25. Probe empat titik
10. Detergen
26. Multimaster Extech 570A True RMS
11. HCl (Asam Klorida) 30 %
27. Multimaster Extech 560A True RMS
12. H2SO4 (Asam Sulfat)10 %
28. Resistor
13. Neraca Ohaus tipe PA214 14. Asam borat (H3BO3) 15. Nikel klorida (NiCl2)
1
C. Dasar Teori 1.
Sensor Suhu Suhu atau temperatur merupakan ukuran mengenai panas atau dinginnya benda (Giancoli, 2001). Suhu erat kaitannya dengan energi kinetik molekul bahan. Bila ditinjau secara mikroskopis, atom-atom yang terdapat pada benda bergerak baik berupa getaran (gerakan ditempat) maupun perpindahan. Pergerakan tersebut yang memicu adanya perubahan energi kinetik molekul yang besarnya sebanding dengan suhu. Perubahan suhu atau termal sulit dideteksi dengan indera sehingga dibutuhkan piranti khusus untuk mendeteksinya yang biasanya dikenal dengan istilah sensor suhu (Cigoy, 2005). Sensor suhu merupakan piranti yang mengubah besaran fisis termal menjadi besaran listrik (berupa tegangan, getatran/gelombang, resistansi). Adapun jenis-jenis sensor suhu seperti : thermostat, thermocouple, thermistor, resistive temperature detector (RTD).
2.
Resistive Temperature Detector (RTD) RTD (Resistive Temperature Detector) merupakan salah satu jenis sensor suhu berkoefisien positif yang artinya adanya perubahan resistansi akibat diberi panas. RTD memiliki waktu respon yang lebih lambat yaitu sekitar 2,5 s sampai 10 s dari termokopel. Meski respon lebih lamabat dibandingkan dengan termokopel, RTD memiliki keunggulan yaitu rentang yang luas antara -200 oC hingga 500 oC, dan keakuratan suhu
hingga ± 1.9 % (Syam, 2013). Pada umumnya RTD dibuat
menggunakan bahan logam murni dalam berbagai bentuk; seperti kabel lilitan, atau lapisan tipis (Blasdel, Wujcik, Carletta, Lee dan Monty, 2015).
2
Nilai resistivitas dapat diperoleh dengan mengukur beda potensial pada ujung RTD. Perubahan resistivitas pada RTD lebih linier terhadap temperatur uji, tapi memiliki koefisien resistansi yang lebih rendah dari thermistor (Raharjo dan Toifur, 2014). Hubungan antara tahanan atau resistivitas terhadap suhu adalah: (1)
R T R 0 (1 T ) dengan RT Tahanan konduktor pada temperatur o C
R0 Tahanan konduktor pada suhu awal (biasanya 0 o C)
Koefisien temperatur tahanan t Selisih antara suhu awal dengan suhu akhir
kolerasi antara resistansi dan temperatur pada RTD dijelaskan dalam persamaan Callendar-Van Dusen seperti yang dilansir dari teacher note ilxlightwave. Untuk temperatur –200 oC ≤ t ≤ 0 oC : : RT R0 [1 AT BT 2 (t 100)CT 3 ]
(2)
dengan A, B, dan C sebagai konstanta Callendar –Van Dusen, didefinisikan sebagai: (3) A 100 B
C
(4)
100 2
100
(5) 4
Alfa, beta dan delta merupakan konstana yang dapat diperoleh dengan persamaan: R R0 (6) 100 100 R0
konstan , jika t 0 o C maka 0
R 0 [1 ( 260 )] R 200 4 . 16 R 0 3
(7) (8)
sehingga untuk temperatur 0 oC ≤ t ≤ 661 oC (9)
RT R0 (1 AT BT 2 )
Bila penggunaan persamaan (2) digunakan untuk temperatur diatas 0 oC maka akan terjadi kesalahan pada resistansi yang dihitung. Begitu juga sebaliknya jika persamaan (9) digunakan untuk temperatur dibawah 0 oC. 3.
Lapisan tipis Lapisan tipis merupakan lapisan yang memiliki ketebalan mulai dari ukuran angstrom hingga mikron. Secara garis besar, pertumbuhan lapisan tipis dibagi menjadi dua bagian yaitu pertumbuhan secara epitaksial dan secara difusi. Atom-atom terdeposisi saling bertumpukan selama proses deposisi terjadi akan membentuk arah pertumbuhan keatas disebut dengan pertumbuhan epitaksial. Sedangkan pertumbuhan secara difusi pertumbuhan lapisan dengan arah keatas maupun kebawah permukaan substrat/menyisip (Zulkifli dan Wisnu, 2005).
Gambar 1. Lapisan tipis tembaga dan nikel 4.
Resistivitas keping (Sheet resistivity) Parameter untuk pengklasifikasian bahan tersebut disebut dengan resistivitas. Resistivitas memiliki satuan ohm meter (Ωm). Sifat resistivitas listrik pada logam disebabkan oleh sifat logam yang memiliki beberapa elektron terdelokalisasi (seolaholah bebas). Resistivitas lapisan tipis merupakan penyederhanaan dari resistansi tiga dimensi yang artinya ketebalan sampel dapat diabaikan.
4
Resistansi material dapat dinyatakan dengan: l R A
(10)
dengan ρ = resistivitas atau hambatan jenis, dan A = luas penampang yang sama dengan w (lebar) dikali t (tebal) sampel. Sedangkan l merupakan panjang sampel. Apabila sampel berbentuk persegi maka persamaan resistansi dapat disederhanakan menjadi: R
(11)
t
Persamaan (14) digunakan untuk t yang sangat kecil ( t << R ) dan dikenal sebagai sheet resistivity (Rs , resistivitas keping) dengan satuan ohm per square. Pada penelitian ini resistivitas keping diukur dengan menggunakan probe empat titik . 5.
Probe empat titik Menurut Hartnagel dalam Hariyadi (2000) probe empat titik merupakan piranti yang dapat digunakan untuk mengukur resistansi suatu lapisan elektronika berupa bahan semikonduktor maupun logam dalam bentuk lapisan tipis yang dimanfaatkan dalam pembuatan piranti elektronika. Probe empat titik memiliki dua probe yang mengukur tegangan dari arus listrik yang tidak tercampur resistansi tambahan dari luar, sehingga resistansi yang terukur merupakan resistansi murni bahan (Toifur, 2014). Besarnya resistansi pada lapisan tipis dirumuskan sesuai persamaan berikut: V R I ln 2
(12)
dengan V = tegangan, I = arus. Skema probe empat titik dapat dilihat pada gamabar 4 dan gambar 5 menunjukan skema probe empat titik di permukaan sampel atau lapisan tipis.
5
Gambar 2. Skema probe empat titik (Toifur, 2007)
Gambar 3. Probe empat titik di permukaan sampel (Toifur, 2014) 5.
Elektroplating Elektroplating merupakan metode pelapisan logam yang sering digunakan untuk pencegahan korosi. Secara sederhana peristiwa korosi disebabkan oleh reaksi penggabungan logam dengan unsur bukan logam (membentuk korosi kering), serta reaksi pelarutan logam yang kemudian logam bercampur dengan non logam (membentuk produk korosi basah). Pelapis tahan korosi dibagi menjadi dua kategori: (1) berupa selubung atau pelindung fisik untuk mencegah masuknya media korosif, dan (2) yang secara elektrokmia menghalangi korosi secara sel galvanic (Brimi dan Luck, 1965). Selain digunakan sebagai pencegah korosi, elektroplating juga berperan penting dalam meningkatkan nilai resistivitas bahan.
6
Konsep dasar dalam elektroplating yaitu pembentukan lapisan baru dengan memanfaatkan gerak partikel bermuatan (ion) yang berlangsung dalam larutan elektrolit dengan mengalirkan arus searah. Ion merupakan atom atau molekul yang bermuatan positif jika melepas elektron (kation) dan bermuatan negatif jika menerima elektron (anion). Ujung-ujung keluar masuknya arus dari larutan maupun ke larutan disebut dengan elektroda. Pada elektroda bermuatan positif (katoda) terjadi proses reduksi dan elektroda bermuatan negatif terjadi proses oksidasi (anoda). Proses elektroplating terdapat tiga tahap yaitu: tahap preparasi, tahap rinsing and drying, dan tahap elektroplating. Tahap preparasi merupakan tahap awal mempersiapkan sampel berupa logam yang akan dilapisi dengan memberikan litograf pada permukaannya. Tahap rinsing and drying dilakukan bertujuan untuk menghilangkan minyak dan kotoran pada keping sampel. Sedangkan tahap elektroplating merupakan tahap pelapisan sampel dengan logam lain sehingga membentuk lapisan baru. Tahap preparasi diawali dengan membersihkan pelat PCB, kemudian keringkan dengan tissue. Setelah kering, pola litograf cutting sticker di tempelkan secara merata pada permukaan PCB. Tahap selanjutnya adalah pengikisan lapisan tembaga PCB yang tidak tertutup cutting sticker dengan menggunakan campuran FeCl3 dengan aquades yang dididihkan. Pelat PCB kemudian dimakukan kedalam wadah berisi larutan tersebut dan digoyang-goyangkan sampai proses pengekisan PCB selesai.
Gambar 4. Contoh sampel dengan litograf setelah melalui tahap preparasi
7
Proses elektroplating berlangsung dengan meletakan logam yang akan dilapisi pada bagian katoda dan meletakan logam lain di bagian anoda. Ion logam dalam larutan akan tereduksi di katoda dengan gaya elektrokimia kemudian akan terbentuk lapisan baru yang ditandai dengan peningkatan endapan selama proses berlangsung (Soreta, 1959). Skema proses elektroplating dapat dilihat pada gambar 5.
Gambar 5. Skema proses elektroplating (Sutomo, Senen dan Rahmat, 2010) Reaksi kimia yang terjadi pada proses elektroplating seperti yang terlihat pada katoda: Ni 2 (aq) 2e Ni (s) pembentukan oksigen terlarut: 2H (aq) 2e H 2 (g) reduksi oksigen terlarut: 1 O 2 (g) 2H H 2 O (l) 2 Kemudian reaksi kimia pada anoda sebagai berikut: H 2 O (l) 4H (aq) O 2 (g ) 4e okidasi gas hidrogen H 2 (g) 2H (aq) 2e -
8
Prinsip elektroplating berdasarkan Hukum Faraday. Jumlah zat yang terbentuk dan terbebas pada elektroda selama elektrolisis sebanding dengan jumlah arus listrik yang mengalir dalam larutan elektrolit dan jumlah zat yang dihasilkan oleh arus listrik yang sama selama elektrolisis adalah sebanding dengan beratnya ekuivalen dengan masing-masing zat tersebut (Yerikho, Raharjo dan Bambang Kusharjanta, 2013). Pernyataan Faraday dapat ditulis dengan persamaan berikut:
B
Ite F
(13)
dengan B berat zat yang terbentuk (gr) I jumlah arus yang mengalir (A) t waktu (s)
berat atom suatu unsur e berat ekuivalens i yang dibebaskan valensi unsur F jumlah arus yang diperlukan untuk membebaska n sejumlah gram ekuivalen suatu zat (1 F 96500 coulomb)
Dengan menggunakan Hukum Faraday tentang elektrolisis, ketebalan lapisan yang terbentuk menurut Lowenheim dirumuskan sebagai berikut (Basmal, Bayuseno dan Nugroho, 2012):
w A
(14)
dengan
Tebal lapisan yang terbentuk (cm)
w m2 - m1 Massa lapisan yang terbentuk (g) Massa jenis logam pelapis (g.cm -3 )
9
A Luas permukaan setelah dilapisi (cm 2 ) Apabila nikel yang diletakan pada anoda digunakan sebagai pelapis tembaga (katoda) dalam proses elektroplating, maka perlu ditambahkan garam logam pada bak plating. Misalnya nikel karbonat, nikel klorida, nikel fluoborat, nikel sulfamat, dan nikel sulfat (Suarsana, 2008). Garam logam yang ditambahkan berfungsi untuk menjaga kestabilan komposisi larutan dari pengaruh unsur-unsur yang larut dari anoda tidak larut (Sutomo, Senen dan Rahmat, 2010). Selain penambahan garam logam, penambahan unsur penyangga (buffer) diperlukan untuk mengatur pH larutan. Pada larutan nikel sulfat dan nikel klorida ditambahkan/dimasukan asam borat (H3BO3). Pengaturan pH larutan elektrolit ini sangat penting karena dapat mempengaruhi kualitas pelapisan. Adapun faktor-faktor lain yang dapat mempengaruhi kualitas pelapisan (Rieger, 1995) adalah sebagai berikut: a. Rapat arus. Pada rapat arus tinggi, konsentrasi spesi elektroaktif disekitar katoda berkurang sehingga kristal yang terbentuk cenderung seperti pohon. Sedangkan pada rapat arus rendah, reduksi ion-ion berlangsung lambat sehingga kristal yang terbentuk kristalin kuarsa. b. Konsentrasi larutan. Larutan elektrolit berfungsi untuk memperkecil tahanan larutan. Perubahan konsentrasi larutan elektrolit sangat berpengaruh terhadap perubahan rapat arus. c. Temperatur larutan elektrolit. Peningkatan temperatur memudahkan proses difusi berlangsung, meningkatkan pertumbuhan kristal, dan menurunkan potensial lebih gas hidrogen. d. Waktu pelapisan. Semakin lama waktu pelapisan, maka semakin tebal lapisan
10
Cacat pelapisan dapat terjadi dan mampu mengurangi tampilan secara dekoratif serta membuka peluang material keping lapisan pada saat tahap preparasi maupun tahap elektroplating berupa tidak meratanya hasil pelapisan dan timbul bayangbayang hitam atau staining. Staining dapat dilihat dari data maupun mata telanjang (Majanasastra, 2013). Adapun sifat fisis dari Cu (tembaga) dan Ni (nikel ditunjukan dalam tebel sebagai berikut: Tabel 1. Sifat fisis tembaga Kriteria
Spesifikasi
Fase
Solid
Titik lebur
1084 oC
Titik didih
2562 oC
Massa atom
63.546 g/mol
Massa jenis
8.96 g/cm3
Struktur kristal
FCC
Kalor peleburan
13.26 kJ/mol
Kalor penguapan
300.4 kJ/mol
Resistivitas listrik Jari-jari atom Konfigurasi elektron
16.78 nΩ.m pada 20 oC 128 pm [Ar] 4s1 3d10
Tabel 2. Sifat fisis nikel Kriteria
Spesifikasi
Fase
Solid
Titik lebur
1455 oC
Titik didih
2913 oC
Massa atom
68.6934 g/mol
Massa jenis Struktur kristal
8.908 g/cm3 FCC
Kalor peleburan
17.48 kJ/mol
Kalor penguapan
377.5 kJ/mol
Resistivitas listrik Jari-jari atom Konfigurasi elektron
69.38 nΩ.m pada 20 oC 124 pm [Ar] 4s2 3d8 11
D. Prosedur Percobaan 1.
Proses elektroplating a. Tahap rinsing and drying 1) Sampel yang telah diberi litografi, detergen, HCl, H2SO4, aquades, hair dryer, dan tissue disiapkan. 2) Larutan detergen, HCl 30 % dan H2SO4 70 % dibuat menggunakan campuran aquades dengan suhu 60 oC dalam wadah terpisah. 3) Aquades disiapkan sebagai pembilas sebanyak 6 gelas. 4) Sampel dibersihkan dengan larutan detergen menggunakan sikat halus. 5) Sampel dibilas dengan aquades sebanyak 2 kali. 6) Sampel dibilas dengan larutan HCl 30 % dan direndam selama 2 menit.
Gambar 7. Skema tahap rinsing 9) Dilanjutkan dengan membilas menggunakan aquades sebanyak 1 kali. 10) Sampel dibilas dengan larutan H2SO4 10% dan direndam selama 2 menit. 11) Sampel dibilas dengan aquades sebanyak 3 kali. Kemudian dikeringkan dengan tissue dilanjutkan dengan hair dryer hingga sampel tidak berair. 12) Massa sampel dan resistivitas keping diukur dan dicatat pada tabel. 12
b.Tahap elektroplating 1) NiSO4 (s) 100 g, NiCl4 (s) 15 g, H3BO3 7.5 g, aquades, tissue, hair dryer, dan plastik klip disiapkan 2) Larutan elektroda dibuat dengan NiSO4 (s) 100 g, NiCl4 (s) 15 g, dan H3BO3 (s) 7.5 g yang dilarutkan dengan aquades 250 ml. 3) Larutan elektroda diaduk dengan menggunakan magnetic stirer selama 20 menit dengan kecepatan putar 12 skala bar.
4) Rangkaian elektroplating disusun sesuai pada gambar 8. Gambar 8. Rangkaian elektroplating 5) Larutan elektroda dipanaskan hingga mencapai suhu 60 oC. 6) Pelapisan nikel dilakukan selama 2 menit dengan mencelupkan sampel dan pelapis pada larutan elektroda dengan tegangan elektroda 6.5 volt. 7) Sampel dikeluarkan dan dibilas dengan aquades. 8) Sampel dikeringkan dengan tissue dan hair dryer. 9) Massa sampel dan nilai resistivitas keping sampel setelah elektroplating diukur dan dicatat pada tabel pengambilan data seperti pada tabel 3.
13
2.
Proses karakterisasi resistivitas Proses karakterisasi resistivitas keping lapisan tipis dilakukan sebelum dan sesudah elektroplating bertujuan untuk membandingkan nilai resistivitas sebelum dan sesudah elektroplating.
1) Alat dirangkai seperti pada gamabar 9. Gambar 9. Rangkaian resistivitas pada permukaan lapisan tipis 2) Tombol power pada DC power supply ditekan. 3) Sampel diletakan tepat di bawah probe empat titik. 4) Nilai arus dan tegangan diukur dengan menggunakan amperemeter dan voltmeter. Hasil pengukuran dicatat pada tabel pengambilan data seperti pada tabel 3. 5) Pengukuran arus dan tegangan kedua sampai kelima dilakukan dengan memutar knop sumber tegangan pada DC power supply. Kemudian masing-masing nilai arus dan tegangan yang terukur pada amperemeter dan voltmeter dicatat. 6) Analisis data yang telah diperoleh.
14
Tabel 3. Tabel pengambilan data Tegangan Elektroda (V)
msebelum (g)
msetelah (g)
No.
V (mV)
I (mA)
1 2 3 4 5
D. Pertanyaan 1.
Apa yang disebut dengan lapisan tipis dan resistivitas keping lapisan tipis?
2.
Apa yang disebut dengan elektroplating ? Sebutkan fungsinya!
3.
Bagaimana jika dalam percobaan ini tegangan elektroda diperbesar? Apa pengaruhnya terhadap resistivitas keping lapisan tipis?
15
DAFTAR PUSTAKA _____. Teach Note-Callendar Van Dusen Equation and RTD Temperature Sensors. ILX Lightwave. International inquiries 406-556-2481 diakses pada 20 Januari 2017 pukul 14.00 WIB https://www.newport.com/medias/sys_master/images/ images/ h4b/h16/8797291446302/TN-RTD-1-Callendar-Van-Dusen-Equation-and-RTDTemperature-Sensors.pdf. Basmal, B., Bayuseno, A.P. dan Nugroho, S., 2012. Pengaruh Suhu dan Waktu Pelapisan Tembaga-Nikel Pada Baja Karbon Rendah Secara Elektroplating Terhadap Nilai Ketebalan dan Kekasaran. ROTASI, 14(2), pp.23-28. Blasdel, N.J., Wujcik, E.K., Carletta, J.E., Lee, K.S. and Monty, C.N., 2015. Fabric nanocomposite resistance temperature detector. IEEE Sensors Journal, 15(1), pp.300-306. Brimi, M. A., dan Luck, J. R., 1965. Electrofinishing. New York: American Elsevier Publishing Company, Inc. Cigoy, Dale. 2005. Basics of Temperature Measurement :RTD. Publication in Keithley A Greater Measure of Confidence No. 2651 0905 U.S.A : Keithley Instrumenrs, Inc Giancoli, D. C. 2001. Fisika Edisi Kelima Jilid 2. Jakarta: Erlangga. Hariyadi. 2000. Alat Ukur Four-Point Probe untuk Bahan Elektronika. http:// www.elektroindonesia.com/elektro/elek31a.html. Diakses pada 09 Januari 2017. Serota, L.. 1959. Metal Fininshing. Raharjo, P.W. and Toifur, Moh., 2014, April. Kawat Solenoida sebagai Sensor Suhu Berbasis Resistor Temperature Detector Coils (RTD-C). In Prosiding Pertemuan Ilmiah XXVIII HFI Jateng dan DIY, Yogyakarta, Indonesia (pp. 166-169) Rieger, G. and Bolton, J.R., 1995. Photocatalytic Efficiency Variability in TiO2. The Journal Physics Chemistry, 99(12), p.4215 – 4224. Suarsana, I.Ketut., 2008, Juni. Pengaruh Waktu Pelapisan Nikel Pada Tembaga dalam Pelapisan Khrom Dekoratif Terhadap Tingkat Kecerahan dan Ketebalan Lapisan. Cakram, 2(1), pp. 48-60. Sutomo., Senen., dan Rahmat., 2010. Pengaruh Arus dan Waktu Pada Pelapisan Nikel dengan Elektroplating Bentuk Plat. Metana 06(2) pp. 12-20. Syam, Riafiudin. 2013. Seri Buku Ajar Dasar Dasar Teknik Sensor. Makassar: Fakultas Teknik Hasanuddin.
16
Toifur, Moh. 2007. Deposition of Cu/Ag At The Various Deposition Time For Resulting The High Quality Decorative Silver. In Proceeding of The International Seminar on Natural Sciences and Applied Natural Sciences, Yogyakarta, Indonesia ISBN: 978-979-3812-09-0. Toifur, Moh., 2014, April. Memahami Resistivitas berbagai Jenis Probe Arus-Tegangan. Makalah Utama. In Prosiding Pertemuan Ilmiah XXVIII HFI Jateng & DIY, Yogyakarta, Indonesia. Yerhiko., Raharjo, W.P., dan Kusharjanta, B., 2013, Maret. Optimalisasi Variasi Tegangan dan Waktu Terhadap Ketebalan dan Adhesivitas Lapisan Pada Plat Baja Karbon Rendah dengan Proses Elektroplating Menggunakan Pelapis Seng. Mekanika 11 (2), pp. 62-68. Zulkifli, dan Wisnu W., 2005. Fabrikasi Elemen Sensor Gas Co Berbasis Media Aktif TiN (Titanium Nitrida) Dengan Metode Sputtering Dc diakses pada 12 Februari 2017 http://personal.its.ac.id/files/pub/1686-zulab-ep-Mklh%20jurnal %20fti05.doc
17
LAMPIRAN
18
Lampiran 1. Contoh sampul laporan praktikum
PERCOBAAN PEMBUATAN LAPISAN TIPIS SEBAGAI BAHAN SENSOR DAN PENENTUAN RESISTIVITAS KEPING DENGAN METODE ELEKTROPLATING
Disusun oleh: Nama
:
NIM
:
Kel./Gol.
:
PROGRAM STUDI PENDIDIKAN FISIKA FAKULTAS KEGURUAN DAN ILMU PENDIDIKAN UNIVERSITAS AHMAD DAHLAN 2017/2018
Lampiran 2. Contoh susunan laporan praktikum JUDUL PERCOBAAN A. Tujuan B. Alat dan Bahan C. Dasar Teori D. Prosedur Percobaan E. Data Percobaan F. Hasil dan Pembahasan G. Kesimpulan H. Pertanyaan dan Jawaban I.
Daftar Pustaka
J.
Lampiran
Lembar Pengambilan Data
Analisis 1. Menentukan tebal lapisan tipis Tebal lapisan tipis ditentukan dengan menggunakan persamaan (14), dengan massa jenis pelapis sebesar 8.90 g.cm-3 dan luas permukaan sampel sebesar 7,61 cm2. w m setelah m sebelum Velektroda (V)
msebelum (g)
msetelah (g)
w (g)
(cm)
6.5
3.35197
3.35267
0.00086
0.0000127
w msetelah msebelum 3.35267 3.35197 0.00086cm
w 0.00086 0.0000127 cm A 8.90 7.61
Jadi, tebal lapisan tipis = 0.000000127 m
2. Menentukan resistivitas keping sebelum elektroplating Menentukan nilai Rs dengan menggunakan persamaan (12) yang di modifikasi menjadi: ln 2
V Rs
(15)
l
dan dikekati dengan persamaan regresi linier y = ax +b dengan y = V, x = I, dan a merupakan gradien dari garis yang merupakan representasi dari nilai resistivitas. Tegangan elektroda = 6.5 volt No.
y (mV)
x (mA)
xy
x2
y y 2
1 2 3 4 5 Σ
0.060 0.069 0.079 0.088 0.098 0.394
239.72 262.38 310.55 348.31 382.90 1543.86
14.38320 18.10422 24.53345 30.65128 37.52420 125.19640
57465.68 68843.26 96441.30 121319.90 146612.40 490682.50
0.0005480 0.0002070 0.0000194 0.0000212 0.0002130 0.0964720
y
y
N
i
0 . 394 0 . 0788 mV 5
Nilai a, ralat estimasi dan ralat komulatif diperoleh dari: N xi y i
a a
N x
2 i
xy x i
i
2
i
5 125 . 19640 1543 .86 0 .394 5 490682 . 50 1543 . 86 2
0 . 000253 S yˆ S yˆ
y
2
y N 2 i
0 . 096472 3 2
0 . 179325 S a S yˆ
N N x xi
S a 0.179325 0.0000128
2 i
2
5
5 490682.5 1543.862
Sehingga nilai resistansi dan ralatnya adalah:
Rs
a ln 2 3.14 Rs 0.000253 ln 2 0.001147ohm/sq S Rs
R s Sa a
S Rs
2
Sa ln 2
2
2
3.14 0.0000128 ln 2 0.0000581 ohm/sq Jadi, Rs2 = ( 0.001147 0.0000581 ) ohm/sq
2. Menentukan resistivitas keping setelah elektroplating Tegangan elektroda = 6.5volt No.
y (mV)
x (mA)
xy
1 2 3 4 5 Σ
0.058 0.069 0.078 0.086 0.097 0.388
233.77 270.21 304.08 342.87 375.95 1526.88
13.55866 18.64449 23.71824 29.48682 36.46715 121.78540
y
y N
i
x2 54648.41 73013.44 92464.65 117559.8 141338.4 479024.7
0.388 0.0776 mV 5
Nilai a, ralat estimasi dan ralat komulatif diperoleh dari: N x i y i
a
N x i2
x x i
yi
2
i
5 121 . 78540 1526 . 88 0 . 388 5 479024 . 7 1526 . 88 2
a
0 . 000266 S yˆ S yˆ
y
i
y
2
N 2 0.092781 3 2
0.175861
S a S yˆ
N N xi2 xi
S a 0.175861
2
5
5 479024.7 1526.882
0.0000138
Sehingga nilai resistansi dan ralatnya adalah: Rs
a ln 2 3.14 Rs 0.000266 ln 2 0.001204 Ohm/sq
y y 2 0.00064500 0.00020700 0.00002920 0.00000676 0.00018500 0.092781000
R S Rs s Sa a S Rs
2
Sa ln 2
2
3.14 0.0000128 ln 2 0.0000581ohm/sq
2
Jadi, Rssetelah = ( 0.001147 0.0000581 ) ohm/sq Tegangan Elektroda (volt)
Rssebelum (ohm/sq)
Rssetelah (ohm/sq)
6.5
0.001147
0.001204
Grafik hubungan kuat arus dan tegangan untuk resistivitas keping lapisan tipis sebelum elektroplating ditunjukan pada gambar berikut:
Gambar 12. Grafik hubungan kuat arus dan tegangan untuk resistivitas lapisan tipis sebelum elektroplating
Grafik hubungan kuat arus dan tegangan pada pengukuran resistivitas keping lapisan tipis setelah elektroplating ditunjukan pada gambar berikut:
Gambar 13. Grafik hubungan kuat arus dan tegangan untuk resistivitas keping lapisan tipis setelah elektroplating
Lampiran 3. Contoh lembar pengambilan data PENDIDIKAN FISIKA FAKULTAS KEGURUAN DAN ILMU PENDIDIKAN UNIVERSITAS AHMAD DAHLAN LEMBAR PENGAMBILAN DATA PRAKTIKUM SAINS DAN TEKNOLOGI NANO Golongan
Nama Anggota Kelompok
Kelompok
1.
1.
Hari
2.
2.
Tanggal
3.
3.
Nama Asisten
NIM
Tanda Tangan Asisten
log am pelapis 8.90 g.cm-3
A = 7.61 cm2
logam dilapisi 8.96 g.cm-3 Tegangan Elektroda msebelum (g) msetelah (g) No.
6.5 volt
3.35197
3.35267
1 2 3 4 5
Vsebelum
Isebelum
Vsesudah
Isesudah
(mV)
(mA)
(mV)
mA)
0.060 0.069 0.079 0.088 0.098
239.72 262.38 310.55 348.31 382.90
0.058 0.069 0.078 0.086 0.097
233.77 270.21 304.08 342.87 375.95
