Perpustakaan Digital ITB

Stronsium ortostanat, Sr2SnO4, merupakan salah satu material Ruddlesden-Popper yang tersusun atas 1 lapis oktahedral [SnO6] diantara lapisan rocksalt SrO. Penelitian sebelumnya melaporkan bahwa senyawa ini memiliki tiga polimorf berbeda yaitu ortorombik Pccn, ortorombik Bmab dan tetragonal I4/mmm, sehingga menjadikan senyawa ini menarik untuk dipelajari. Senyawa ini dilaporkan dapat diaplikasikan sebagai material fotoluminesen setelah didoping menggunakan variasi ion logam baik logam transisi maupun logam tanah jarang. Material ini dilaporkan menghasilkan emisi sinar biru saat ion Sn4+ disubstitusi oleh ion Ti4+ dengan panjang gelombang emisi sekitar 400 nm. Akan tetapi, pengaruh aktivator Ti4+ terhadap struktur kristal dari senyawa ini belum pernah dilaporkan sebelumnya. Penelitian ini mempelajari pengaruh substitusi Sn4+ oleh Ti4+ terhadap struktur kristal, sifat optik dan fotoluminesensi dari solid-solution yang disintesis dengan metode reaksi fasa padat. Analisis pola difraksi sinar-X (XRD) menunjukkan bahwa semua sampel dengan komposisi Ti4+ hingga 0,1 mol memiliki pola difraksi yang mirip dengan tiga polimorf senyawa Sr2SnO4 yang telah dilaporkan sebelumnya. Namun, difraktogram sampel SSTO-0,07 dan SSTO-0,10 menunjukkan adanya senyawa lain berupa SrCO3 meskipun telah disintering selama 24 jam dan dilanjutkan dengan annealing pada 750 °C selama 24 jam. Analisis refinement dengan metode Le Bail dilakukan untuk menentukan struktur kristal yang paling cocok untuk semua sampel. Berdasarkan perbandingan plot Le Bail dan nilai Figure-of-Merits (FoMs) dari hasil analisis refinement diketahui bahwa sampel SSTO-0 dan SSTO-0.02 cenderung untuk mengadopsi struktur ortorombik Pccn, sedangkan SSTO-0.05 mulai menunjukkan transisi struktur menuju grup ruang Bmab. Hal ini didasarkan pada nilai FoMs (Rp, Rwp dan ?2) yang lebih kecil pada masing-masing struktur. Selain itu, hasil analisis refinement juga menunjukkan penurunan nilai parameter kisi a dan b akibat peningkatan komposisi Ti4+ pada solid-solution SSTO-x, sedangkan parameter c mengalami peningkatan. Hal ini dikarenakan perbedaan jari-jari ionik dari Ti4+ (0,605 ?) yang lebih kecil dibanding Sn4+ (0,69 ?) dengan bilangan koordinasi yang sama. Perubahan parameter kisi ini mengindikasikan penurunan distorsi ortorombik dan peningkatan regangan tetragonal yang menandakan terjadinya pergeseran struktur akibat substitusi Sn4+ oleh Ti4+. Pengaruh substitusi Ti4+ pada SSTO-x terhadap sifat optik dikaji melalui spektroskopi UV-Vis DRS (Diffused Reflectance Spectroscopy). Spektrum reflektansi dari SSTO-0 menunjukkan penurunan persentase reflektansi yang kuat disekitar 250 nm dengan absorption edge disekitar 300 nm. Substitusi 0,02 mol Sn4+ oleh Ti4+ menyebabkan pergeseran absorption edge ke energi yang lebih tinggi (260 nm) yang mengindikasikan peningkatan energi celah pita akibat substitusi dengan 0,02 mol Ti4+. Selain itu, substitusi dengan Ti4+ juga memunculkan puncak serapan baru disekitar 300 nm yang berkaitan dengan keadaan (state) Ti4+ pada struktur pita elektronik sampel. Energi celah pita untuk transisi langsung (direct transition) yang dihitung menggunakan metode Kubelka-Munk menunjukkan SSTO-0 memiliki energi celah pita langsung sebesar 4,54 eV dan mengalami peningkatan dengan penambahan komposisi Ti4+ pada SSTO-0,02 (5,10 eV) namun menurun dengan peningkatan substitusi Ti4+ hingga SSTO-0,1 pada 4,83 eV. Pola yang sama juga ditunjukkan energi celah pita melalui mekanisme tidak langsung. Spektrum emisi dan eksitasi dari semua sampel diukur menggunakan spektrofluorometer. Spektrum emisi dari SSTO-0,02 menunjukkan adanya puncak emisi kuat pada energi sekitar 2,79 eV yang tidak teramati pada SSTO-0. Namun, intensitas emisi ini menurun seiring dengan penambahan komposisi Ti4+ pada senyawa. Pola yang sama juga ditunjukkan pada spektrum eksitasi, dimana terdapat serapan kuat pada energi sekitar 4,38 eV yang berkaitan dengan tingkat energi Ti pada spektrum reflektansi. Hal ini mengindikasikan bahwa emisi biru yang dihasilkan pada senyawa Sr2SnO4 teraktivasi Ti berkaitan dengan munculnya keadaan (state) Ti4+ pada struktur pita elektronik. Penurunan intensitas emisi dan eksitasi dengan peningkatan komposisi Ti4+ pada sampel diduga berkaitan dengan proses quenching pada material fotoluminesen teraktivasi.