MODUL 13 PEMILIHAN BAHAN DAN PROSES Dosen: Prof Dr. Usman Sudjadi, Dipl. Ing. PENELITIAN TENTANG Ag-Au KOMPLEKS DI DALAM SILIKON DENGAN TEKNIK DLTS I.Pendahuluan Sistim teknologi Neutron Transmutation Doping (NTD) untuk masa kini sangat baik untuk keperluan doping atau pengisian atom-atom suatu unsur ke unsur lain, diantara doping atom unsur ke dalam unsur Silikon. Namun sistin ini memiliki kelebihan serta kekurang, terutama jika dibandingkan dengan sistim Neutron Transmutation Doping (NTD). Penelitian disfussi emas terhadap Silikon dengan sistim fast-switching sebagai alat elektronika perlu sekali untuk dikembangkan. Sistim doping antara atom-atom Ag terhadap unsur Silikon telah dipelajari sekitar 30 tahun yang lalu. Sistim yang digunakan adalah dengan cara elektrik atau pengukuran secara optis.Tingkat penerimaan yang dihasilkan sekitar Ec- 0.55 eV. Tingkat donor yang diterima sekitar Ev─0.3E eV. Menurut Czaputa [ 9] dan Gösele et Al., emas yang ditembakan pada silicon melepaskan atom-atom pada Silikon, selanjutnya atom-atom yang kosong akan disisipi atom-atom emas. Proses ini sesuai dengan reaksi Aui Aus+ I . Pengisian atau pelarutan emas terhadap Silikon terjadi pada temperatur 10000C pada volume 6.5 x 103 cm-3. Subtitusi Emas terhadap Silikon pada temperatur 10000C adalah 6.5 x 103 cm-3. Sedangkan pada temperature 12000C adalah 6.5 x 103 cm-3. Daya larut subtiusi emas pada 10000C adalah 8.7 x 1015 cm3.Sedang subtitusi emas pada temperatur 12000C adalah 7.7 1016 cm-3. Interstitial Koefisien baur Emas pada 12000C adalah 2.3 x 103 cm-5S-1. Subtstitional Difusi Emas Coeffïent pada 12000C adalah 2.3 x 10- 5 cm2S-1. Subtitutional Koefisien baur Emas pada 12000C adalah 2.9 x 10-10 cm2S- 1[11]. Emas membentuk pasangan kompleks dengan orther transisi metal(TM) takmurnian [ 1,9,12 UNTUK 15]. Pasangan yang yang dibentuk yang dibentuk oleh emas ( 5d TM) dengan besi/ setrika 9#d TM) telah dipelajari oleh Kleinhenz et Al.[15] dengan metoda RESONANS PARAMAGNETIK ELEKTRON. Brotherton et Al.[12] juga belajar Au- Fe pasangan kompleks metoda wDLTS. Lemke [ 14] yang digunakan DLTS dan TSCA teknik kekayaan beberapa pasangan ion antara penderma atau doubledonors 3d kelompok ( V,Cr,Mn, dan FE) tentang transisi metal ( TM) dengan emas akseptor. Czaputa [ 0] menunjukkan bahwa dalam kaitan dengan proporties codiffusion ofAu dan Cu, atau Auand Ni, reaksi ini menciptakan cacat yang mempertunjukkan bistabilas. Czaputa [ 9] juga mengusulkan [bahwa/yang] Rh ( 4D TM)- Au ( 5D TM) reaksi diterangkan oleh suatu " yang ditingkatkan menendang keluar" mekanisme. Tingkat tenaga Ec- 0.22 eV dan Ev+ 0.30 eV. Hasil Sangat dan Ghandhi [ 17] menunjukkan bahwa Pd di (dalam) Silikon menciptakan dua pusat mandiri Pdi Dan 1 http://www.mercubuana.ac.id

dipakai adalah poly-kristal Si yang kemudian diberi campuran impuritas II.1. Silikon Silikon adalah pemain utama dalam kancah per-semikonduktor-an. CPU seperti Pentium dan segala jenis memori (DRAM, SRAM, dll) dibangun di atas bahan dasar Silikon (Si). Selain Silikon ada lagi berbagai jenis semikonduktor seperti Germanium (Ge) atau campuran seperti InP,GaAs dll. Biasanya dipakai jika sifat-sifat Silikon sudah tidak mungkin dipakai pada aplikasinya. Misalnya untuk frekuensi sangat tinggi, atau optik (Silikon tidak memancarkan cahaya!). Ada berbagai kelebihan yang dimiliki Silikon sehingga dia layak menjadi primadona.  Bahan dasar yang melimpah di bumi. Silikon adalah kedua terbanyak setelah oksigen. Oksigen sebanyak 46.6%, Silikon sebanyak 27.7% dan elemen ketiga yaitu Aluminium sebanyak 8.1%. Batu, pasir, granit dan gelas mengandung Silikon. Jadi pemakaian Silikon adalah lanjutan dari peradaban zaman batu? Masalahnya tinggal bagaimana mengolah material tersebut menjadi Silikon murni dengan tingkat puritas 99.9999999% (itu yang susah!). Tahan lembab dan panas. Radio transistor pertama dibuat dengan basis Germanium. Tapi ternyata Germanium bermasalah pada musim panas yang lembab dan bersuhu tinggi. Masalah ini diselesaikan dengan baik oleh Silikon. Senyawa oksida (SiO2) yang mantap dan stabil. Jika Silikon adalah semikonduktor (separo penghantar dan separo penghambat listrik), maka SiO2 adalah penghambat listrik (resistor) yang mumpuni. Gabungan semikonduktor/ resistor/metal inilah yang mencetak komponen transistor. Ternyata sifat metalpun bisa didapatkan dari Si. Dalam transistor yang banyak dipakai adalah poly-kristal Si yang kemudian diberi campuran impuritas dengan Boron (B), Phosfor (P) dll. Tentu juga Aluminium bisa dipakai sebagai metal gate pada transistor, terutama pada generasi awal kemunculain IC (integrated circuit) sampai Aluminium tidak betah lagi pada tuntutan miniaturisasi. Alhasil, transistor dicetak dalam gabungan Silikon, Silikon dan Silikon. Yaitu kristal tunggal Silikon sebagai semikonduktor (wilayah aktif tempat bergeraknya elektron pembawa arus), Silikon oksida SiO2 sebagai resistor dan poly-kristal Silikon sebagai metal gate. Transistor adalah komponen penting dalam CPU dan memory. Jika dalam rangkaian analog transistor berfungsi sebagai amplifier, maka dalam ranah digital, transistor berperan sebagai saklar (ON/OFF). Posisi ON/OFF inilah yang dihitung sebagai 1/0 atau 0/1, mewakili data-data dalam olahan binary. Hitungan sederhananya, jika ada satu transistor, berarti 1 bit (2^1=2 data). Jika ada 2 transistor = 2bit (2^2=4 data) , 3 transistor = 3 bit (2^3=8 data), dst. Silikon adalah unsur yang memiliki konfigurasi electron 1s2 – 2s2– 2p6– 3s2– 6 Pembentukan kristal Silikon, atom-atom Silikon mengalami Hibridasi orbital valensi dari s2p2.menjadi sp3, yaitu sebuah electron pada orbital S dipromosikan ke orbital P, sehingga sering disebut hibridasi sp3. Dengan orbital hibridasi sp3, atom-atom Silikon berikatan kovalen satu sama lain dengan bilangan koordinasi empat, artinya setiap atom Silikon dikelilingi oleh empat buah atom Silikon tetangga terdekat. Keadaan ini menghasilkan kristal yang berstruktur intan. 3 http://www.mercubuana.ac.id

ne m *  Maka : e m *  ………………………………………………………II.5 Dari persamaan II.5 menunjukan, bahwa harga µ bergantung dari besar keciknya pembawa muatan. Konduktivitas listrik bahan semikonduktor intreinsik dapat ditulis dengan persamaan :  e h ………………………………………………………………II.6 Di mana e dan h masing-masing adalah konduktivitas electron dan lubang yang ditulis dalam bentuk :  e ene k  k enh k ………………………………………………………………II.7 Di mana ne dan nh adalah konsenterasi elektrom dan lubvang, sedang µe dan µh adalah mobilitas electron dan lubang serta e adalah muatan/lubang. Berdasarkan teori electron bebas, maka :  n f (E) g (E)dE  ……………………………………………………. II.8. f(E) adalah fungsi distribusi Fermi-Dirac sedang g(E) merupakan rapat keadaan electron/lubang. Harga ne dan nh diperoleh dengan persamaan :  2me*k BT 2( E  E 1 ne 2 e C F ) / k BT  h 2  ……………………………………II.9  2mh* k BT 2( E  E 1 nk 2 e F V ) / k BT   h 2 me* dan mh* masing-masing adalah massa efektif electron dan lubang, sedang Ec,Ev dan EF adalah tingkat energi dasar pita konduktif, tingkat energi puncak pita valensi serta tingkat energi Fermi dalam struktur pita. Konsentrasi pembawas muatan intrinsik atau konsentrasi intrinsik (ni) dapat ditulis dengan persamaan :  m e* m e* 4   2 n i2 n e n k 32 3 k B3T 3 e ( E C …………………………  E V ) / k B T  h ……. II.10 Atau dapat ditulis dengan : 5 http://www.mercubuana.ac.id