Perpustakaan Digital ITB

Penemuan material fungsional mendorong adanya inovasi baru dalam pengembangan dan produksi perangkat optoelektronik. Fotodetektor menjadi salah satu perangkat optoelektronik yang cukup menjanjikan saat ini karena penerapannya yang cukup luas dalam bidang sistem keamanan, komunikasi serat optik, kesehatan, maupun otomotif. Namun, peningkatan kinerja fotodetektor masih menjadi tujuan masa depan yang dikejar oleh para peneliti. Pemilihan material dan desain yang digunakan memiliki dampak signifikan terhadap kinerja fotodetektor. Molibdenum disulfida (MoS2) sebagai salah satu jenis Transition Metal Dichalcogenides (TMDs) telah menarik perhatian karena sifat dan karakteristiknya yang mumpuni untuk aplikasi fotodetektor. Namun, laju rekombinasi yang tinggi, terbatasnya jumlah situs aktif, dan konduktivitas listrik yang kurang baik menjadi pertimbangan dalam penerapan MoS2 sebagai material fotodetektor. Untuk mengatasi hal tersebut, maka dalam penelitian ini telah dilakukan modifikasi dengan teknik doping untuk mengetahui pengaruh penambahan dopan tembaga (Cu) terhadap sifat optik dan listrik lapisan tipis MoS2 untuk aplikasi fotodetektor. Lapisan tipis ditumbuhkan di atas permukaan substrat n-Si (100) selama 4 jam di bawah aliran gas argon menggunakan metode DC Unbalanced Magnetron Sputtering. Komposisi Cu yang digunakan sebesar 5 %massa, 10 %massa, dan 15 %massa, di mana lapisan tipis MoS2 murni juga dikaji sebagai data pembanding. Lapisan tipis dikarakterisasi menggunakan Scanning Electron Microscopy and Energy Dispersive X-ray Spectroscopy (SEM-EDX) untuk mengetahui sifat morfologi permukaan dan komposisi unsur, X-ray Diffraction (XRD) digunakan untuk mengetahui sifat struktur dan pembentukan cacat material. Selain itu, Raman Spectroscopy digunakan untuk mengetahui struktur molekul dan ikatan kimia, di mana Diffuse Reflectance UV-Vis Spectroscopy (DRS UV-Vis) dan Photoluminescence Spectroscopy digunakan untuk mengetahui sifat optik dari lapisan tipis yang diperoleh. Sifat listrik lapisan tipis dianalisis menggunakan rangkaian pengujian I-V dengan bantuan portable solar simulator (PEC-L01). Hasil analisis SEM menunjukkan perubahan morfologi dari bentuk granula menjadi lebih padat dan seragam setelah didoping Cu. Di sisi lain, penumbuhan atom Cu berhasil dikonfirmasi dari hasil EDX, di mana komposisi Cu yang diperoleh sebesar 2,40 %massa, 7,48 %massa, dan 10,68 %massa. Hasil analisis XRD menunjukkan pergeseran puncak difraksi ke sudut lebih kecil, ukuran kristalit meningkat, serta regangan kisi dan kerapatan dislokasi menurun setelah didoping Cu. Hasil analisis Raman mengkonfimasi terbentuknya struktur 2H-MoS2 multilayer, dibuktikan dengan peningkatan nilai ????? seiring dengan peningkatan doping Cu. Selain itu, hasil analisis UV-Vis menunjukkan penambahan doping Cu dapat memperluas rentang penyerapan ke daerah cahaya tampak dan mempersempit celah pita MoS2 yang sangat efektif untuk performa perangkat optoelektronik. Hasil analisis PL menunjukkan intensitas serapan meningkat seiring dengan peningkatan konsentrasi doping Cu, dengan energi emisi mengalami blueshift setelah didoping Cu. Di sisi lain, hasil pengujian I-V menunjukkan perubahan sifat listrik seiring penambahan konsentrasi doping Cu. Performa lapisan tipis yang dominan diperoleh pada sampel MoS2+Cu 5%, dengan nilai responsivitas sebesar 1,24 × 10-2 A/W, sensitivitas sebesar 206, detektivitas sebesar 3,68 × 107 Jones, nilai SBH sebesar 0,26 eV, photocurrent density sebesar 12,40 A/m2 dan EQE sebesar 3,86%. Mengingat belum banyak studi yang melaporkan terkait potensi lapisan tipis MoS2 didoping Cu yang ditumbuhkan menggunakan DC Unbalanced Magnetron Sputtering, maka hasil penelitian ini diharapkan dapat memberikan wawasan komprehensif untuk pengembangan kedepannya, sehingga memperluas aplikasi dari bahan MoS2 dalam bidang optoelektronik.