Perpustakaan Digital ITB

Penggunaan White Light Emitting Diodes (WLED) semakin menjadi pilihan utama dalam sistem pencahayaan. WLED memiliki banyak kelebihan dibandingkan dengan iluminasi konvensional seperti efisiensi yang tinggi, lifetime yang lama, dan ramah lingkungan. WLED biasanya diperoleh dari kombinasi chip fosfor biru InGaN yang dilapisi dengan fosfor kuning (Y, Gd)3(Al, Ga)5O12: Ce3+. WLED tersebut umumnya memiliki Color Rendering Index (CRI) yang rendah akibat kurang kontribusi dari emisi merah. Ion Mn4+ merupakan dopan yang menjanjikan untuk menghasilkan luminesen merah. Dopan Mn4+ menunjukkan absorpsi yang lebar pada 300 nm – 480 nm dan mengemisikan cahaya dalam rentang 600 nm – 700 nm. CaAl2O4 dapat menjadi bahan aktif luminesen karena memiliki berbagai site kation yang akan memberikan variasi distribusi dari dopan Mn4+. Pada penelitian ini, dilakukan sintesis material fotoluminesen CaAl2O4 terdopan Mn4+. Metode yang digunakan adalah hidrotermal yang dibantu dengan sintering. Material induk (host) CaAl2O4 disintesis terlebih dahulu untuk mendapatkan kondisi optimum. Prekursor ditimbang secara stoikiometri dan dilarutkan bersama urea yang bertindak sebagai mineralizer dalam air deionisasi. Kemudian, campuran homogen tersebut diproses secara hidrotermal pada suhu 220 °C selama 24 jam. Hasil karakterisasi XRD menunjukkan bahwa host tidak terbentuk pada kondisi hidrotermal tersebut. Hasil hidrotermal kemudian disintering secara bertingkat pada suhu 1300 °C selama 6 jam dan 8 jam. Pola difraksi sinar-X serbuk menunjukkan puncak-puncak yang khas dari host CaAl2O4, fasa sekunder CaAl4O7 dan Ca12Al14O33. Fraksi volume host yang diperoleh dari hasil refinement menggunakan program Fullprof dengan metode Rietveld adalah 91,86%. Dengan demikian, kondisi optimum pembentukan host telah didapatkan dan selanjutnya digunakan untuk sintesis CaAl2O4: (1%) Mn4+. Berdasarkan data XRD, tidak terlihat puncak difraksi dopan yang terindeks. Hal tersebut membuktikan bahwa dopan telah berhasil dimasukkan ke dalam host. Fraksi volume CaAl2O4: (1%) Mn4+ meningkat menjadi 95,20% berdasarkan hasil refinement. CaAl2O4: (1%) Mn4+ diukur sifat fotoluminesennya pada suhu ruang. Tidak terdapat perbedaan spektrum emisi host dan CaAl2O4: (1%) Mn4+. Konsentrasi dopan Mn ditingkatkan menjadi 3% dan 6% kemudian diukur kembali sifat fotoluminesennya. Tidak terdapat perbedaan spektrum emisi host dan CaAl2O4: Mn4+ meskipun konsentrasi dopan telah ditingkatkan. Hal ini menunjukkan bahwa pada kondisi optimum tidak dihasilkan emisi dari dopan Mn4+. Lamanya waktu sintering pada suhu tinggi dapat mematikan pusat aktif luminesen ion Mn4+ karena keadaan valensi Mn4+ yang tidak stabil terhadap radiasi dan termal. Sintering pada suhu 1300 °C dipersingkat menjadi 1 jam, 2 jam, 4 jam, dan 6 jam. Host dan CaAl2O4: (3%) Mn4+ kembali diukur sifat fotoluminesennya. Terdapat perbedaan spektrum emisi antara host dan CaAl2O4: (3%) Mn4+. Pengukuran emisi CaAl2O4: (3%) Mn4+ dilakukan pada sumber λeks 325 nm, 365 nm, dan 488 nm yang tetap menghasilkan emisi di panjang gelombang 654 nm. Emisi pada panjang gelombang 654 nm merupakan transisi dari spin terlarang 2E (rumus)4A2g yang dibantu oleh replika fonon Mn4+. Intensitas emisi dopan Mn4+ semakin rendah dengan meningkatnya waktu sintering. Eksitasi CaAl2O4: (3%) Mn4+ teramati dengan jelas pada panjang gelombang 340 nm dan 470 nm. Eksitasi tersebut secara berturut-turut merupakan transisi yang diperbolehkan dari 4A2g (rumus)4T1g (F) dan 4A2g (rumus) 4T2g (F). Puncak di 318 nm pada spektrum eksitasi merupakan transisi transfer muatan dari O2(rumus)Mn4+. CaAl2O4: (3%) Mn4+ dikarakterisasi dengan XRD dan puncak-puncak yang dihasilkan konsisten terhadap host CaAl2O4. Fraksi volume CaAl2O4: (3%) Mn4+ yang diperoleh dari analisis XRD tidak sebaik pada kondisi optimum.