BAB I
PENDAHULUAN
1.1. Latar Belakang
Teknologi semikonduktor mengalami perkembangan yang pesat, mulai dari penemuan bahan, teknik pembuatan maupun aplikasinya di bidang elektronika dan optoelektronik. Penemuan bahan semikonduktor yang paling sederhana dimulai dengan ditemukannya silikon, germanium sampai dengan ditemukannya bahan semikonduktor paduan.
Film tipis adalah suatu film yang sangat tipis dari bahan organik ataupun inorganik, metal maupun campuran metal organik yang memiliki sifat-sifat konduktor, semikonduktor maupun isolator (Sudjatmoko, 2003:3). Film tipis yang dibuat dengan teknik penumbuhan atom atau partikel pada permukaan substrat dengan ketebalan sampai orde mikrometer semakin banyak diteliti dan dimanfaatkan. Sifat umum film tipis dari suatu bahan berbeda dengan bahan padatan, karena proses preparasi (misalnya: evaporasi, sputtering), geometri (ukuran panjang, tebal dan lebar) komposisi dan strukturnya (Atmono, 2003:2). Sifat-sifat film tipis yang ditumbuhkan dapat dimodifikasi sesuai dengan tujuan penerapannya.
Material golongan III-nitrida seperti , dan merupakan trio semikonduktor yang unik karena material tersebut mempunyai celah pita energi langsung (direct bandgap). Apabila di antara AlN (6,2eV) GaN (3,4eV) InN (1,95eV) mereka membentuk semikonduktor paduan seperti ternary, , dan quartenary InGaAlN maka celah energinya dapat diatur mulai sampai . merupakan material paduan penting dalam piranti nitrida, khususnya sebagai lapisan penghalang (barrier) dalam struktur hetero dan sumur kuantum dengan lapisan aktif atau . Al Ga N x 1−x In Ga N x 1−x 1,95eV 6,2eV Al Ga N x 1−x GaN In Ga N x 1−x
Pada saat ini telah dikembangkan transistor efek medan berbasiskan struktur hetero / GaN yang sering juga disebut sebagai high electron mobility transistor . Selain itu juga dapat diaplikasikan dalam bidang optoelektronik seperti LED (Light Emitting Diode), LD (Laser Diode) (Dridi et al, 2002) dan detektor UV (L.S.Yu et all, 1999). Aplikasi lain dari film tipis / Si (111) yakni pada sensor ultaviolet solar blind. Prinsip kerja dari sensor ultraviolet ialah mengubah radiasi elektromagnetik (sinar) kedalam bentuk sinyal listrik (arus maupun tegangan). Film tipis dengan nilai efisiensi yang tinggi seperti dalam photodetector UV dapat digunakan dalam aplikasi dalam bidang militer maupun sipil, misalnya pada alat pengamat ozon/ tingkat polusi, UV astronomi, sensor pada pemadam kebakaran, dan lain-lain.
Al Ga N x 1−x (HFET) (HEMT) Al Ga N x 1−x Al Ga N x 1−x Al Ga N x 1−x Al Ga N x 1−x merupakan material paduan penting dalam piranti nitrida, khususnya sebagai lapisan penghalang (barrier) dalam struktur-hetero dan sumur kuantum dengan lapisan aktif atau . HFET berbasiskan struktur-hetero atau telah dikembangkan sebelumnya. Struktur-hetero mempunyai conduction band- GaN In Ga N x 1−x AlGaAs /GaAs InAlAs / InGaAs Al Ga N GaN x x / 1− offset lebih tinggi sehingga dapat menampung rapat muatan 2DEG (two dimension electron gas) dalam jumlah yang lebih tinggi. Struktur-hetero juga menghasilkan efek piezoelektrik yang tinggi karena adanya ketidak-sesuaian konstanta kisi antara lapisan dan lapisan . Al Ga N GaN x x / 1− Al Ga N x 1−x GaN
Material III-nitrida mempunyai konstanta dielektrik yang tinggi sepanjang arah bidang (0001) sehingga ketika ditumbuhkan di atas lapisan GaN yang tebal maka strain yang terjadi akan menimbulkan adanya medan piezoelektrik induksi dalam struktur-hetero . Sebagai hasilnya terdapat rapat muatan (2DEG) yang tinggi pada daerah antarmuka struktur-hetero tanpa melakukan doping. Peningkatan rapat muatan (2DEG) juga dikarenakan adanya medan polarisasi spontan (polarisasi pada saat strain nol) dalam struktur-hetero (Hsu & Walukieiwicz, 2001). Rapat muatan 2DEG dan mobilitas yang tinggi dalam struktur-hetero ini penting untuk meningkatkan kerja dari HFET untuk aplikasi devais elektronik yang bekerja pada daya dan temperatur tinggi seperti pada microwave. Al Ga N GaN x x / 1− Al Ga N GaN x x / 1−
Penumbuhan lapisan tipis telah banyak dilakukan dengan beberapa metode seperti MOCVD (Metal Organic Vapour Deposition) (Shan et al, 1999), MBE (Molecular Beam Epitaxy) (Kim et al, 2001), LP-MVPE (Low Pressure Metalorganic Vapour Phase Epitaxy) (Harmer et al, 2003). Target dengan fraksi molar Al (x) tertentu diharapkan dapat menghasilkan film tipis dengan (x) yang sesuai pada metode dc magnetron sputtering. Kebergantungan besarnya energi bandgap terhadap fraksi mol
Al Ga N x 1−x Al Ga N x 1−x Al Ga N x 1−x Al (x)
