Perpustakaan Digital ITB

Pada penelitian ini dilakukan karakterisasi dan analisis sifat optik dari nanokolumnar TiO2 yang di-doping kobalt. Pada penelitian sebelumnya telah ditumbuhkan lapisan tipis TiO2:Co di atas substrat Si (100) menggunakan metal organic chemical vapor deposition (MOCVD) dengan kandungan Co sebesar 0,18%; 0,33%; dan 0,68%. Hasil karakterisasi SEM dan XRD secara berurutan menunjukkan bahwa material yang ditumbuhkan berbentuk kolumnar dan memiliki fase anatase dengan orientasi dominan di (204). Dalam penelitian ini, dilakukan karakterisasi lanjutan menggunakan photoluminescence dan spektroskopi Raman untuk beberapa variasi konsentrasi dopant Co. Studi ini memungkinkan kita untuk mengkonfirmasi adanya cacat pada kisi TiO2 yang dapat berkontribusi pada sifat ferromagnetik material TiO2:Co pada suhu ruang dan membuat TiO2:Co potensial sebagai diluted magnetic semiconductors (DMS) yang dapat berguna dalam aplikasi divais spintronik. Spektrum photoluminescence (PL) dari material menunjukkan adanya emisi yang berasal dari pembentukan ion Ti3+, kekosongan oksigen, self-trapped excitons, dan shallow trap yang berkaitan dengan cacat pada permukaan material. Struktur kolumnar dari material dapat menyebabkan terbentuknya lebih banyak cacat pada material karena memiliki perbandingan surface-to-volume yang lebih besar bilang dibandingkan dengan film tipis. Intensitas emisi PL semakin berkurang seiring meningkatnya konsentrasi dopan kobalt akibat berkurangnya jumlah cacat serta adanya concentration quenching effect. Hasil karakterisasi PL ini mengkonfirmasi penyebab peningkatan sifat ferromagnetik dari material TiO2:Co seiring bertambahnya konsentrasi kobalt yang secara umum berasal dari kontribusi sifat magnetik dari atom Co yang masuk ke dalam kisi TiO2 dan juga dari ion Ti3+ yang terbentuk dari adanya kekosongan oksigen pada kisi TiO2. Spektrum Raman dari TiO2 mengkonfirmasi hasil XRD yaitu material yang ditumbuhkan memiliki fase anatase. Selain itu, teramati pula pergeseran puncak untuk beberapa mode vibrasi yang merupakan akibat dari adanya kekosongan oksigen dan juga ekspansi kisi akibat penambahan dopan kobalt pada sistem TiO2. Peningkatan intensitas puncak yang berkaitan dengan hadirnya polaron pada spektrum Raman mengkonfirmasi peran kobalt dalam memperkuat sifat ferromagnetik TiO2:Co.