Perpustakaan Digital ITB

Carbon nanotube (CNT) telah menjadi salah satu subjek intensif dalam penelitian nanoteknologi dan material maju karena menawarkan beberapa karakteristik unik yang menarik untuk berbagai aplikasi dalam divais elektronik maupun optik. Salah satu aspek penting dalam penumbuhan CNT yaitu peran katalis yang berfungsi sebagai media yang memandu dalam proses penumbuhan CNT. Untuk mendapatkan katalis yang baik, maka perlu dilakukan beberapa optimasi dalam penumbuhan partikel katalis diantaranya optimasi ketebalan lapisan dan optimasi temperatur dan waktu annealing dari katalis tersebut. Pada penelitian ini, penumbuhan katalis dengan menggunakan metode evaporasi termal dilakukan diatas substrat gelas 7101 dengan material sumber yaitu nikel (Ni). Nikel digunakan sebagai katalis karena memiliki tingkat kelarutan karbon yang baik dan nilai difusi karbon yang besar sehingga cocok digunakan untuk penumbuhan CNT. Penelitian ini diawali dengan melakukan optimasi ketebalan lapisan pada penumbuhan katalis Ni dengan variasi ketebalan 30, 40, 50, dan 60 nm. Pada penumbuhan ini didapatkan ketebalan yang optimum pada 50 nm dengan rata- rata diameter 40,29 ± 3,22 nm dan polidispersi yang dihasilkan rendah dibandingkan ketebalan yang lainnya yaitu 0,23%. Indeks polidispersi ini berkaitan dengan tingkat homogenitas dari suatu sampel yang artinya bahwa semakin kecil polidispersinya, maka tingkat homogenitas atau keseragaman partikel dari sampel lebih baik. Hasil EDS juga menunjukkan adanya linearitas antara ketebalan lapisan dengan kandungan massa dan atomiknya bahwa presentase massa dan atomic katalis nikel meningkta seiring dengan meningkatnya ketebalan dari lapisan. Dari ketebalan optimum yang didapatkan, kemudian digunakan dan dilakukan optimasi temperatur annealing dengan variasi 300°C, 400°C, dan 500°C selama 4 jam. Annealing dilakukan dengan maksud untuk memperbaiki struktur kristal pada katalis sehingga menghasilkan butiiran – butiran yang kecil dan seragam. Sampel katalis nikel dengan ketebalan 50 nm yang di annealing pada suhu 300°C menunjukka morfologi permukaan sampel yang lebih halus dikarenakan pada saat annealing, nikel mengalami perbaikan struktur dan di suhu tersebut belum cukup untuk nikel membentuk partikel atau butiran – butiran. Ketika suhu dinaikkan menjadi 400°C, sudah mulai terbentuk butiran yang besar namun disisi lain masih terdapat beberapa area yang kosong. Ketika di annealing pada suhu 500°C, butiran – butiran yang dihasilkan lebih kecil dan seragam. Dari optimasi temperatur annealing yang dilakukan, didapatkan temperatur yang optimum pada suhu 500°C selama 4 jam dengan rata – rata diameternya 24,85 ± 0,48 nm dan polidispersinya 1,14%. Selanjutnya dilakukan variasi waktu annealing pada suhu optimum tersebut selama 3 dan 5 jam yang hasilnya menunjukkan rata-rata diameter katalis Ni sebesar 27,73 ± 1,02 nm dan 19,17 ± 0,3 nm dengan polidispersi 2,18% dan 1,42%. Hasil ini menunjukkan bahwa kenaikan waktu annealing menghasilkan diameter katalis yang lebih kecil. Proses penumbuhan Carbon Nanotube (CNT) diatas katalis Ni dengan 3 variasi waktu annealing berhasil dilakukan pada temperatur rendah yaitu 170°C dengan 2 perlakuan tegangan Hot Wire (HW) yaitu 3,5 V dan 6 V, yang diidentifikasi sebagai CNT walaupun penumbuhannya belum merata diseluruh sampel baik secara horizontal maupun vertikal. Pada tegangan HW 3,5 V, diameter CNT yang didapatkan berturut – turut yaitu 28,04 ± 2,76 nm, 26,78 ± 1,69 nm, dan 20,71 ± 0,78 nm. Sedangkan pada kondisi penumbuhan dengan tegangan HW 6 V, sampel CNT dengan katalis Ni annealing 3 jam tidak berhasil terdeposisi diatas substrat (sampel terkelupas) dan sampel CNT dengan katalis Ni annealing 4 dan 5 jam didapatkan diameter rata – ratanya sebesar 25,22 ± 1,09 nm dan 19,45 ± 0,21 nm. Pengaplikasian CNT pada sel surya p-i-n silikon telah berhasil dilakukan. Hasil pengukuran yang dilakukan, menunjukkan hasil yang cukup baik dengan terbentuknya medan listrik internal dengan VOC sebesar 0,9 V dan JSC sebesar 2,72 mA. Kemudian didapatkan nilai faktor pengisi (FF) sebesar 0,43 dengan efisiensi (?) sebesar 1,05%.