Survey
* Your assessment is very important for improving the workof artificial intelligence, which forms the content of this project
* Your assessment is very important for improving the workof artificial intelligence, which forms the content of this project
Metode Karakterisasi Material “Raman” 1.Dyah Aris Widyastuti 20/466367/PPA/05933 2.Erna Juwita 20/466368/PPA/05934 Diah Ayu Suci Kinasih 20/471410/PPA/06122 Memiliki karakteristik yang unik (band gap 3.37 eV, memiliki energi ikat eksitasi 60 meV). ZnO cocok sebagai akuator mekanik dan sensor peizoelektrik, karena memiliki karakteristik piezoelektrik dan pyroelektrik. Tingkat porositas pada ZnO tak terdoping atau terdoping secara signifikan mempengaruhi sifat dielektrik ZnO ZnO Pada 𝑍𝑛2+ batas solid-state reaksi 𝑂2− secara butir, yang dan peningkatan sintering, khusus terkumpul menjadi karakteristik kunci dielektrik cacat pada dari pada keramik ZnO. Pengukuran kosentrasi cacat (kekosongan 1.Menentukan Tujuan : spektrum Raman dan pergeseran spektrum Raman dari ZnO (densitas rendah dan densitas tinggi). 2.Menentukan derajat cacat kisi pada struktur Wurzite ZnO (densitas rendah dan densitas tinggi) 1. Hipotesa Metode spektroskopi Raman efektif digunakan untuk mengevaluasi keadaan mikroskopik dari gangguan struktur ZnO. 2. Proses 1.Mempersiapkan dua jenis sampel ZnO dengan densitass berbeda (tinggi dan rendah). 2.Melakukan proses sintering pada sampel. 3.Mengalisis struktur mikro, morfologi dari fraktur permukaan sampel menggunakan SEM. 4.Menentukan parameter keramik ZnO dengan menggunakan metode X-RD. 5.Menentukan parameter kisi dengan menggunakan perbaikan Reitveld. 6.Menerapkan metode FTIR pada sampel. 7.Menganalisis struktur mikro sampel dengan metode Raman. 8.Menganalisis hasil karakterisasi. 9.Menentukan kesimpulan. 1. Bahan Material yang diuji menggunakan ZnO ceramis dalam bentuk padatan dari Sigma-Aldrich, dengan jenis: 1. Low density level (ZnO-LD) 2. High density level (ZnO-HD) Sampel kemudian di preparasi mengikuti prosedur seperti bagan di samping. 2. Preparasi Sampel Spektrum Raman ZnO-LD dan ZnO-HD 2 3 Lebar-Garis Raman Menggunakan Phonon Confinement Model (PCM) Lebar-Garis Raman Menggunakan Breit-Wagner-Fano (BWF) Fungsi Phonon Confinement Model (PCM) Fungsi Breit-Wagner-Fano (BWF) 2 4 3 Gambar 2 menunjukkan data spektrum raman untuk ZnO-LD dan ZnO-HD pada suhu ruang. Semua mode ada pada kedua spektrum yang sesuai dengan struktur Wurtzite. Puncak yang kuat berpusat di 98 cm-1 dan 436 cm-1 masing-masing menunjukkan E2low dan E2high. Meskipun material disinter dengan temperature yang berbeda, tidak dapat diamati adanya pergeseran raman di E2low dan E2high . Ini sudah sesuai dengan yang diharapkan karena kedua sampel memiliki stoikiometri ZnO yang sama. Mode E2low dipengaruhi oleh cacat interstisial dari Zn2+ dan Mode E2high dipengaruhi oleh kekosongan O2- . 2TA(M), 2E2(M) (Juga mempresentasikan E2high- E2low) dan mode 2LA (M) pada 203, 329, dan 537 cm-1 masing-masing ditentukan dengan fonon Raman orde kedua, sementara puncak pada 1.153 cm-1 dikaitkan dengan mode Raman orde kedua (2LO) dan ditentukan ke mode simetri kombinasi akustik A1 dan E1. Puncak asimetri pada 585 cm-1 disebabkan overlap dua puncak lainnya menunjukkan mode A1 (LO) dan E2 (LO) ditetapkan pada mode 1 LO . Mode A1 (LO) dan E2 (LO) sangat sensitive terhadap gangguan oksigen di kisi ZnO. Lebar garis Raman sensitive terhadap variasi residual stress, kerusakan, cacat dan impurity dari struktur. Spektrum Raman pada fungsi Breit-Wagner-Fano (BWF) untuk memperoleh lebar garis, parameter asimetri dan juga pergeseran Raman dapat ditulis sebagai berikut: Perhitungan Mode E2low dan E2high yang tepat menggunakan pers (1) dan ditunjukkan pada gambar 3 sehingga dapat diperoleh data seperti pada table 1. Terlihat bahwa untuk kedua sampel ZnO-LD dan ZnO-HD nilai 𝛽 dari mode E2low dan E2high mendekati nol yang artinya bahwa bentuk garis kurang asimetris. Namun untuk area keduanya (Gam. 2b dan c) jelas bahwa puncak E2high menunjukkan beberapa bentuk asimetris yang mengindikasikan bahwa kekosongan O2- adalah cacat gangguan yang dominan. Nilai 𝛤0 untuk E2low dan E2high meningkat dari 7.935 cm-1 menjadi 11.683 cm-1 dan 12.314 cm1 menjadi 15.698 cm-1 masing-masing pada sampel ZnO-LD dan ZnO-HD . Nilai 𝛤0 dari sampel ZnO-HD dikaitkan dengan ukuran butir yang lebih besar dibandingkan dengan sampel ZnO-LD . Biasanya bentuk garis Raman pada kristal tunggal bersifat simetris dan fungsi Lorentzian. Tapi jika ada jenis gangguan structural dalam material, seperti simetri rusak maka Aturan Raman tersebut tidak berlaku lagi, misalnya q≠ 0 fungsi korelasi spasial fonon adalah fungsi orde pertama dari Raman Scattering. Jadi, dimungkinkan untuk meperkirakan Panjang korelasi, L dengan asumsi daerah korelasi spasial yang finite pada keramik ZnO mengikuti Phonon Confinement Model (PCM) sebagai berikut Hubungan dispersi untuk mode fonon E2 pada struktur Wurtzite ditulis dengan hubungan model analitis sebagai berikut: A dan B ditentukan oleh rata-rata dari hubungan dispersi initio Ab sebesar 424,5 cm-1 dan 12,5 cm-1, dan 73,8 cm-1 serta 26 cm-1 untuk masing- masing mode E2low dan E2high , dan mepertimbangkan Panjang korelasi L sebagai satusatunya parameter yang tepat untuk bentuk garis Raman dari mode E2high dan E2low dapat dilengkapi dengan baik menggunakan model korelasi fonon (PCM) yaitu persamaan 2 dan 3 yang ditunjukkan pada gambar 4. Oleh karena itu nilai Panjang korelasi yang tepat adalah 3,01 nm dan 3,15 nm (mode E2low ) serta 2,70 nm dan 2,83 nm (mode E2high ) masingmasing pada sampel ZnO-LD dan ZnO-HD yang ditunjukkan pada table 2. Perhatikan bahwa L mewakili dimensi kurungan dari fonon dan menentukan tingkat keteraturan dalam kristal. Fakta bahwa nilai L untuk sampel ZnO-HD lebih besar dari pada sampel ZnO-LD yang mengindikasikan bahwa sampel ZnO-HD menunjukkan daerah bebas yang lebih luas dari cacat. Selain itu, Panjang korelasi L juga dapat dihubungkan dengan kerusakan structural atau jarak antara cacat seperti kekosongan 2 oksigen yang 3 berdekatan. Jadi nilai korelasi cacat, (N (𝑁 = ) yaitu 1,21 𝑥 1019 𝑐𝑚−3 4𝜋𝐿3 dan 1,05 𝑥 1019 𝑐𝑚−3 (mode E2high ) dan 8,84 𝑥 1018 𝑐𝑚−3 dan 7,64 𝑥 1018 𝑐𝑚−3 (mode E2low ) untuk masing-masing sampel ZnO-LD dan ZnO-HD. Karena mode fonon Raman E2low dan E2high sensitive terhadap getaran pada sub-kisi Zn dan kekosongan oksigen, masing-masing, cacat kekosongan oksigen merupakan cacat utama yang dibuat selama proses sintering. Spektrum Raman untuk keramik ZnO dengan densitas rendah (ZnO-LD) dan tinggi (ZnO-HD) yang disinter dengan metode reaksi keadaan padat tanpa tekanan konvensional dilakukan menggunakan system micropobe Raman dengan sumber laser solid state dimana Panjang gelombangnya 532 nm dan dayanya 100 mW pada suhu ruangan. Ikatan yang diaktifkan raman terdapat dalam struktur Wurtzite pada ZnO teramati pada kedua sampel keramik ZnO-LD dan ZnO-HD. Lebar garis , parameter asimetris dan pergeseran raman ditentukan dengan menyesuaikan fungsi spektrum raman Breit-Wagner-Fano (BWF). Tingkat gangguan kisi pada struktur Wurtzite untuk kedua sampel keramik diinvestigasi dengan model kurungan fonon (PCM). Dalam model ini dianggap bahwa semua fonon melewati zona Brillouin berkontribusi pada spektrum Raman orde pertama. Panjang korelasi (L) dan konsentrasi cacat (N) dapat dihitung berdasarkan model korelasi spasial, 3,01 nm dan 3,15 nm (mode E2low ) serta 2,70 nm dan 2,83 nm (mode E2high ), 8,84 𝑥 1018 𝑐𝑚−3 dan 7,64 𝑥 1018 𝑐𝑚−3 (mode E2low ) serta 1,21 𝑥 1019 𝑐𝑚−3 dan 19 −3 high 1,05 𝑥 10 𝑐𝑚 (mode E2 ) untuk masing-masing sampel ZnO-LD dan ZnO-HD. Karena mode fonon Raman E2low dan E2high sensitive terhadap getaran pada sub-kisi Zn dan kekosongan oksigen. Hasilnya menampilkan sampel dengan kepadatan rendah menunjukkan level yang lebih tinggi dari kedua cacat tersebut.