57 Bab IV Lapisan Komposit Perovskit nanoplate MAPbBr 3/PMMA IV.1 Struktur Material Perovskit MAPbBr 3/PMMA Gambar IV.1 menunjukan pola difraksi sinar X (X-ray diffraction, XRD) dari sampel polymethyl methacrylate (PMMA), MAPbBr 3, dan lapisan komposit MAPbBr 3/PMMA. Pola XRD dari PMMA menunjukan beberapa puncak lebar yang menunjukan sifat non-kristalin atau amorp dari PMMA (Ajibade and Mbese, 2014; Di Mauro et al., 2017; Thakur et al., 2014). Kurva yang ditunjukan juga sesuai dengan pola XRD PMMA yang ditampilkan oleh beberpa peneliti sebelumnya. Sementara itu, pola XRD dari material perovskit MAPbBr 3 yang disintesis menggunakan metode ligand assisted re-precipitation (LARP) pada suhu ruang menunjukan beberapa karakteristik puncak dari MAPbBr 3 pada sudut 2� 14.8◦, 21.11◦, 30.07◦, 33.73◦, 37.07◦, 43.08 , dan 45.84◦, yang berkesesuaian dengan bidang (100), (110), (200), (210), (211), (220), and (300) dari fase kubik Pm3m, secara berurutan (K.-H. Wang et al., 2017). Gambar IV. 1 (a) Pola XRD dari sampel PMMA, MAPbBr3, dan lapisan komposit MAPbBr 3/PMMA. 58 Pola XRD dari lapisan komposit MAPbBr 3/PMMA menunjukan adanya beberapa puncak yang berkaitan dengan PMMA dan MAPbBr 3. Akan tetapi, dapat dilihat bahwa beberapa puncak yang ditunjukan dalam diffractogram dari lapisan komposit MAPbBr 3/PMMA terlihat lebih lebar dan sedikit mengalami pergeseran dibandingkan dengan puncak dari material perovskit MAPbBr 3. Hal ini menunjukan adanya perubahan struktur dari material perovskit MAPbBr 3. Munculnya peak baru pada sudut 2� = 23 0 diidentifikasi bukan berasal dari material komposit perovskit MAPbBr 3/PMMA. Setelah dipelajari lebih lanjut kemungkinan puncak tesebut bersumber dari double-tape yang dipakai oleh operator XRD untuk menempelkan sampel lapisan komposit pada sample holder. Untuk menginvestigasi lebih lanjut terkait perubahan struktur yang diakibatkan oleh matriks PMMA dan menentukan parameter kisi dari material MAPbBr 3, kami mempelajari secara mendalam puncak (210) yang teramati pada kurva XRD MAPbBr 3 dan lapisan komposit MAPbBr3/PMMA. Gambar IV.2 (a) dan (b) menunjukan perbesaran pola XRD kedua sampel pada sudut 2θ = 32–35◦. Fitting puncak dengan fungsi Voigt menggunakan software origin menunjukan bahwa puncak (210) dapat dipisahkan menjadi dua puncak yang terdiri dari puncak yang lebar dan puncak yang lancip. 59 Gambar IV. 2 Fitting puncak XRD (210) dari sampel koloid MAPbBr 3 (a) dan lapisan komposit MAPbBr 3/PMMA (b), kurva berwarna hitam menunjukan data eksperimen, kurva biru- fitting puncak yang lebar, kurva merah-fitting puncak yang sempit. Tabel IV. 1 Data struktur perovskit nanoplate MAPbBr 3 dan lapisan komposit MAPbBr 3/PMMA: jarak interplanar (d) yang didapat dari puncak (210) dan parameter kisi (a, c) Sampel d210, Å lateral d210, Å thickness a, Å c, Å a/c MAPbBr3 2.655 2.675 5.937 5.931 1.001 MAPbBr3/PMMA 2.647 2.701 5.918 5.943 0.995 Pemisahan tersebut dikaitkan dengan deformasi nanoplate yang tidak seragam yang dapat dijelaskan oleh fakta bahwa puncak-puncak ini muncul dari bidang-bidang 60 famili yang sama yang terletak pada arah lateral dan arah ketebalan. Dari hasil karakterisasi TEM dari material perovskit MAPbBr 3 dan komposit MAPbBr 3/PMMA yang akan dibahas pada bagian selanjutnya menunjukan bahwa sampel yang dihasilkan berbentuk nanoplate. Kisi kubik dari material nanoplatelet memiliki banyak bidang Bragg dengan puncak difraksi yang sama. Semua bidang Bragg ini akan tumpang tindih jika strukturnya isotropik, dengan lokasi dan lebar puncak yang tepat. Namun, untuk nanoplate yang sangat tipis, bidang Bragg yang sejajar dengan sumbu pendek akan menunjukkan puncak yang jauh lebih lebar daripada bidang Bragg yang tegak lurus terhadap sumbu pendek (Zheng Li and Peng, 2011). Distorsi kisi yang disebabkan oleh polimer (PMMA) dapat dianggap sama pada kedua arah lateral (parameter kisi a dan b) tapi tidak pada arah ketebalan (parameter kisi c). Sehingga simetri dari unit cell yang awalnya kubik tereduksi menjadi tipe tetragonal. Evaluasi parameter kisi dilakukan dengan Persamaan IV.1 berikut: 5 × . L Û . >Þ . Ô . E ß . Ö . (IV.1) Dengan a merupakan parameter kisi dalam arah lateral dan c merupakan parameter kisi dalam arah ketebalan. Sedangkan d merupakan jarak antar bidang (interplanar spacing) yang dapat diperoleh dengan menggunakan Persamaan Hukum Bragg : Jã L t@ •‹� à (IV.2) di mana n adalah orde difraksi (biasanya n = 1), � adalah panjang gelombang sinar- X yang digunakan dan d adalah jarak antar bidang dari indeks Miller yang diberikan h, k dan l. Tabel IV.1 merangkum hasil analisis data untuk sampel MAPbBr 3 dan lapisan komposit MAPbBr 3/PMMA. Pergeseran puncak lebar ke sudut difraksi yang lebih rendah (33,5◦ dalam MAPbBr 3 hingga 33,2◦ dalam lapisan komposit MAPbBr 3/PMMA) berhubungan dengan jarak antarplanar yang lebih besar, mungkin disebabkan oleh pemanjangan dalam arah ketebalan nanoplate. Interpretasi ini juga dibuktikan dengan parameter kisi c, yang menjadi lebih besar dalam sampel lapisan komposit. Namun, puncak tajam bergeser ke sudut difraksi yang lebih tinggi (33,7◦ dalam MAPbBr 3 menjadi 33,8◦ dalam film komposit 61 MAPbBr 3/PMMA), sesuai dengan jarak antarplanar yang lebih kecil karena deformasi yang melibatkan penyusutan nanoplatelet di sepanjang arah lateral. Fenomena ini juga ditunjukkan dengan semakin mengecilnya ukuran parameter kisi a pada sampel lapisan komposit. Lebih lanjut skema deformasi atau perubahan struktur pada nanoplate MAPbBr 3 dapat dilihat dalam Gambar IV.3. Gambar IV. 3 Skema deformasi yang terjadi pada lapisan komposit MAPbBr 3/PMMA. IV.2 Morfologi Material Perovskit Komposit MAPbBr 3/PMMA Gambar IV.4 menunjukan gambar TEM dari sampel koloid MAPbBr 3 dan koloid komposit MAPbBr 3/PMMA dengan beberapa variasi rasio berat dari perovskit terhadap PMMA. Gambar TEM dari koloid perovskit MAPbBr 3dalam Gambar IV.4 (a) dan gambar distribusi ukuran partikel pada Gambar IV.5 (a) memperlihatkan bahwa sampel terdiri dari nanoplates dengan rata-rata ukuran lateral 9.6 nm ± 3.4 nm. Pengukuran ukuran lateral dari nanoplate perovskit dengan cara mengambil rata-rata panjang dan lebar dari nanoplate yang terbentuk seperti ditunjukan garis merah pada Gambar IV.4 (a). Struktur nanoplate dari MAPbBr 3 dalam PMMA juga dapat dilihat dalam Gambar TEM koloid komposit MAPbBr 3/PMMA seperti yang ditunjukan pada Gambar IV. 4 (b-d). Berdasarkan distribusi ukuran lateral pada Gambar IV. 5 (b-d), ukuran lateral rata-rata sampel 62 yang dibuat dengan persentasi rasio berat dari MAPbBr 3 terhadap PMMA 0.6 wt.%, 1.2 wt.%, and 2.5 wt.%, secara berurutan adalah 9.1 ± 2.0 nm, 9.1± 2.1 nm, and 9.0 ± 1.6 nm. Gambar IV. 4 Transmission Electron Microscopy (TEM) dari (a) koloid MAPbBr 3 dan lapisan komposit MAPbBr 3/PMMA dengan rasio berat (b) 0.6 wt.%, (c) 1.2 wt.%, (d) 2.5 wt.%.