BAB I
PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang Permasalahan
Industri elektronika telah mengalami perkembangan yang cukup pesat. Saat ini banyak dikembangkan peralatan elektronika berukuran kecil tetapi memiliki kemampuan yang sangat baik dibandingkan dengan peralatan elektronika sebelumnya. Masyarakat lebih menyukai beberapa peralatan elektronika seperti telpon genggam, kamera digital dan laptop berukuran kecil karena mudah dibawa, tidak terlalu berat sehingga lebih praktis. Untuk memenuhi kebutuhan masyarakat dan perkembangan industri elektronika, telah dilakukan berbagai penelitian tentang elektronika seperti rekayasa bahan semikonduktor, rangkaian elektronika dan penemuan peralatan elektronika yang baru.
Komponen yang digunakan pada peralatan elektronika berukuran kecil memiliki dimensi yang kecil pula. Semikonduktor telah dipakai sebagai bahan pembuatan komponen elektronika, sehingga kualitas bahan semikonduktor perlu ditingkatkan untuk memenuhi kebutuhan akan kemajuan teknologi. Rekayasa bahan semikonduktor masih terus dikembangkan, saat ini banyak dilakukan penelitian dengan metode-metode baru dan berbagai rekayasa material semikonduktor.
Gallium nitrida merupakan paduan III-nitrida yang ditemukan karena kebutuhan akan material semikonduktor untuk kemajuan teknologi selain Si dan GaAs (Morkoc, 1999). GaN memiliki band gap energi lebar, kecepatan saturasi
elektron tinggi, rapat pembawa muatan tinggi sehingga cocok untuk membuat piranti elektronik yang bekerja pada daya tinggi dan pembangkit gelombang micro (micro wave) seperti HEMT (High Electron Mobility Transistor) (Yasuki & Masatosi, 2000). GaN juga memiliki operasional temperatur tinggi (300-600oC) dan memiliki kestabilan kimia sehingga cocok untuk membuat piranti elektronik pesawat tempur dan otomotif (Ping, 2001)
Bahan semikonduktor seperti GaN, GaAs, Si dapat direkayasa untuk menghasilkan bahan baru yang memiliki kualitas lebih baik dari sebelumnya. Film tipis merupakan salah satu rekayasa bahan semikonduktor. Pengembangan film tipis untuk rekayasa bahan semikonduktor telah mengalami kemajuan, baik dalam menghasilkan bahan baru maupun teknik proses penumbuhannya. Teknik penumbuhan film tipis secara garis besar dapat dibagi menjadi 2, yaitu : teknik penumbuhan film tipis secara kimia dan teknik penumbuhan film tipis secara fisika (Wasa & Hayakawa, 1992).
Teknik sputtering merupakan salah satu teknik penumbuhan film tipis secara fisika yang telah banyak dilakukan di negara maju. Sistem sputtering yang umumnya digunakan pada penumbuhan film tipis antara lain: DC sputtering, RF sputtering, sputtering magnetron planar, dan sputtering magnetron silindris. DC Magnetron Sputtering adalah metode penumbuhan film tipis menggunakan sepasang plat sejajar yaitu anoda yang digunakan untuk meletakkan substrat dan katoda digunakan untuk meletakkan target yang dihubungkan dengan terminal negatif (Purwaningsih, 2003). Penumbuhan film tipis dengan metode dc magnetron sputtering merupakan salah satu metode yang tergolong relatif murah, di atas substrat silikon (Sjahid, 2004). sederhana dan telah dikembangkan di Laboratorium Material Jurusan Fisika UNNES. Metode dc magnetron sputtering yang ada di Jurusan Fisika UNNES telah digunakan untuk penumbuhan film tipis Ga2O3
Penumbuhan film tipis GaN menggunakan metode sputtering juga telah dilakukan di Laboratorium Material Jurusan Fisika Unnes (Sugeng, 2005). Tetapi kualitas kristal GaN yang ditumbuhkan belum menunjukkan hasil yang optimal. Penumbuhan kristal tunggal GaN sampai saat ini masih menggunakan substrat lain yang memiliki konstanta kisi dan koefisien termal yang hampir sama, karena saat ini kristal tunggal GaN belum dapat dibuat dalam ukuran yang besar seperti sapphire dan silikon. Kristal tunggal GaN sering ditumbuhkan di atas substrat sapphire ataupun silikon, tetapi karena perbedaan konstanta kisi antara GaN dan sapphire sehingga sulit untuk memperoleh kualitas kristal yang baik bebas dari retak. Kualitas film GaN yang sangat rendah dapat terlihat dari morfologi permukaan kristal seperti hillocks dan emisi spektrum warna kuning (Morkoc, 1999).
Untuk mengurangi adanya mismatch antara substrat dan film tipis digunakan lapisan penyangga (buffer layer). Lapisan penyangga bersifat fleksibel dapat menyesuaikan antara substrat dan film yang dihasilkan. Penumbuhan film tipis GaN dengan lapisan penyangga GaN atau AlN di atas substrat sapphire menghasilkan film baru yang memiliki sifat listrik ataupun sifat optik yang lebih baik (Bernard G, 1998). Film tipis GaN menggunakan lapisan penyangga proses penumbuhannya dilakukan melalui dua langkah penumbuhan. Penumbuhan film
