Perpustakaan Digital ITB

Perubahan iklim, penipisan lapisan ozon, dan polusi lingkungan menjadi tantangan global yang mendesak, memerlukan teknologi inovatif untuk mitigasi dan pengawasan yang lebih presisi. Fotodetektor, khususnya untuk spektrum ultraviolet (UV) dan cahaya tampak memiliki potensi besar dalam pemantauan lingkungan, seperti deteksi radiasi UV, konsentrasi ozon, dan lainnya. Pengembangan fotodetektor difokuskan pada peningkatan material aktif yang dapat mencapai serapan cahaya yang lebih luas dan performa listrik yang lebih baik. Molibdenum disulfida (MoS?), bahan dua dimensi dengan sifat unggul, dipilih sebagai material aktif utama, sementara pencampuran dengan seng oksida (ZnO) bertujuan untuk meningkatkan efisiensi penyerapan cahaya dan memperluas rentang spektral deteksi. Penelitian ini menggunakan metode DC unbalanced magnetron sputtering untuk menumbuhkan film tipis MoS?-ZnO dengan keunggulan kontrol ketebalan lapisan, biaya rendah, dan kompatibilitas dengan substrat silikon. Analisis struktur sampel dari citra SEM menunjukkan morfologi permukaan MoS? murni berbentuk flake, sementara penambahan ZnO pada MoS? menghasilkan struktur flake dengan orientasi yang lebih terkontrol dan seragam. Elemen mapping dan EDS mengonfirmasi persebaran merata unsur Mo, S, Zn, dan O pada sampel, menunjukkan integrasi yang baik antara ZnO dan MoS?. X-Ray Diffraction (XRD) menunjukkan puncak-puncak sampel MoS2 dan MoS2:ZnO yang ditumbuhkan bersesuaian dengan puncak MoS2 yaitu struktur heksagonal 2H MoS? dan fase kristal heksagonal wurtzite dari ZnO. Analisis data XRD menunjukkan bahwa penambahan ZnO pada MoS? menyebabkan perubahan signifikan pada sifat struktural material. Ukuran kristalit meningkat dengan bertambahnya konsentrasi ZnO karena penyempitan FWHM (?), mengindikasikan pengurangan regangan kisi dan pertumbuhan kristal yang lebih besar. Selain itu, adanya pergeseran puncak difraksi (004) ke sudut 2? yang lebih tinggi menunjukkan tekanan kisi (lattice strain) akibat interaksi antara ZnO dan MoS?. Hal ini menyebabkan pengecilan parameter kisi “c” dan pengurangan jarak antar bidang (d). Perubahan ini mengonfirmasi pengaruh penambahan ZnO terhadap struktur kristal MoS?, yang mendukung modifikasi sifat material untuk meningkatkan kinerja perangkat optoelektronik berbasis fotodetektor. Hasil spektroskopi raman MoS? murni menunjukkan dua mode fonon khas pada 384,49 cm?¹ untuk E 1 dan 411,12 cm?¹ untuk A1g dengan selisih 26,63 cm?¹, yang mengindikasikan struktur bulk. Penambahan ZnO (5–15%) menyebabkan red shift dan penajaman puncak, disertai penurunan selisih frekuensi menjadi 24,87 cm?¹. Perubahan ini menunjukkan terjadinya tensile strain, peningkatan kristalinitas, dan reduksi jumlah lapisan menjadi few-layer. Analisis sifat optik dari uji fotoluminesensi (PL) dilakukan untuk mengevaluasi pengaruh penambahan ZnO terhadap sifat emisi optik MoS?. Spektrum PL menunjukkan bahwa semua sampel MoS? dan MoS?:ZnO memancarkan emisi di wilayah cahaya tampak (672–747 nm). Penambahan ZnO menyebabkan terjadinya blue shift pada puncak emisi intrinsik dari 678 nm, yang mengindikasikan peningkatan celah pita akibat interaksi kuat antara MoS? dan nanopartikel ZnO. UV Vis menunjukkan bahwa MoS? murni memiliki absorbansi lebih tinggi di wilayah cahaya tampak, sementara MoS2 dengan penambahan ZnO secara bertahap menurunkan intensitas serapan di wilayah ini. Hasil pengukuran arus foto menunjukkan bahwa penambahan campuran MoS?:ZnO membentuk medan listrik internal yang meningkatkan pemisahan pasangan elektron-hole, menurunkan arus gelap (Id), dan secara signifikan meningkatkan arus foto (Ip), sensitivitas, responsivitas, detektivitas, dan efisiensi kuantum eksternal (EQE), dengan performa terbaik dicapai pada komposisi penambahan 10% ZnO (10-MZO).