STRUKTUR KRISTAL ZAT PADAT

Presentasi berjudul: "STRUKTUR KRISTAL ZAT PADAT"— Transcript presentasi:

1 STRUKTUR KRISTAL ZAT PADAT
Material Semikonduktor Bahan-bahan yang mempunyai sifat semikonduktif umumnya memiliki konduktivitas listrik antara energi gap lebih kecil dari 6 eV. Bahan Semikonduktor i Bahan murni Bahan paduan.

2 Bahan oksida : CuO, ZnO, Ag2O, PbO, Fe2O3 dan SnO

3 Bahan semikonduktor : semikonduktor intrinsik Semikonduktor ekstrinsik
Jenis pembawa muatan : Tidak mengandung atom-atom takmurnian (impuritas) Pembawa muatan dominan : elektron dan hole semikonduktor intrinsik Semikonduktor ekstrinsik mengandung atom-atom pengotor (impuritas) Pembawa muatan dominan : elektron / hole

4 Tipe Zat Padat Kualitas susunan atomnya Amorf, polikristal,
kristal tunggal Masing-masing tipe ditunjukkan oleh ukuran daerah dengan susunan atom yang teratur Daerah teratur merupakan ruangan di mana atom- atom atau molekul yang mengisinya mempunyai geometri yang teratur atau periodik.

5 Tingkat keraturan tinggi dan relatif lebih besar polikristal
Skematik diagram tiga tipe kekristalan zat padat: a) Amorf b) polikristal dan c) kristal tunggal Hanya mempunyai daerah teratur seukuran dimensi beberapa atom atau molekul. Amorf Tingkat keraturan tinggi dan relatif lebih besar polikristal

6 Daerah teratur ini, atau daerah kristal tunggal
mempunyai ukuran dan orientasi yang bervariasi antara satu dengan lainnya . Daerah kristal tunggal di sebut sebagai butir (grain) dan dipisahkan satu dengan lainnya dengan batas butir (grain boundaries). Daerah kristal tunggal, secara ideal mempunyai tingkat keteraturan dan periodisitas yang sangat tinggi pada keseluruhan volume ruangan material Material kristal tunggal mempunyai sifat kelistrikan yang sangat baik dibandingkan dengn jenis material yang lain.

7 Sel Satuan dan Primitif
Ruang Kisi Membahas material kelompok kristal tunggal Representasi satuan atau kelompok atom, berulang pada jarak yang regular mengisi ruang tiga dimensi membentuk kristal tunggal Susunan atom secara regular pada kristal disebut KISI (lattice) Sel Satuan dan Primitif Kita dapat merepresentasikan susunan atom dengan titik kisi. Pengulangan susunan atom dapat dilakukan dengan translasi .

8 Representasi Kisi kristal tunggal dua dimensi
Setiap titik kisi dapat ditranslasikan sejauh a1 pada satu arah dan sejauh b1 pada arah kedua untuk menghasilkan kisi dua dimensi. Untuk kisi tiga dimensi adalah pengulangan kelompok atom atau molekul Satuan terkecil pengulangan ----sel satuan (unit cell)

9 A B D C Representasi Kisi kristal tunggal dua dimensi menunjukkan berbagai kemungkinan bentuk sel satuan

10 Sel satuan A dapat ditranslasikan ke arah a2 dan b2, sel satuan B dapat ditranslasikan ke arah a3 dan b3 dan keseluruhan kisi dua dimensi dapat di konstruksi translasi dengan salah satu sel satuan ini Dengan translasi yang sesuai sel satuan C dan D juga dapat digunakan untuk merekontruksi keseluruhan kisi. Bentuk umum sel satuan primitif

11 Bentuk umum sel satuan primitif
Sel primitif merupakan unit sel terkecil yang dapat diulang pada kisi. Untuk beberapa kasus lebih baik menggunakan sel satuan yang tidak sel primitif. Sel satuan dapat dipilih misalkan memiliki sisi ortogonal, sedangkan sisi primitif kemungkinan tidak ortogonal.

12 Bentuk umum sel satuan tiga dimensi
Hubungan antara sel satuan dengan kisi --- diperlihatkan dengan tiga vektor Setiap titik kisi kristal dua dimensi yang ekivalen dapat ditemukan dengan vektor pergeseran. (1.1) p, q dan s merupakan bilangan bulat.

13 Struktur Kristal Gambar: Tiga Tipe kisi kubik SC (simple cubic)
BCC (body-centered cubic) FCC (face centered cubic)

14 Dengan mengetahui struktur kristal material dan dimensi kisinya, kita dapat menentukan beberapa karakteristik kristal (misal volume dan kerapatan atom penyusun)

15 Bidang Kristal dan Indeks Miller
Besarnya kristal yang sebenarnya tidaklah tak berhingga, maka akan selalu sampai pada bidang batas. Piranti semikonduktor dibuat pada atau dekat permukaan, karenanya properti permukaan akan berpengaruh terhadap karakteristik piranti yang dibuat. Permukaan tersebut dapat digambarkan sebagai permukaan kisi kristal. Permukaan atau bidang kristal ini dapat digambarkan merupakan perpotongan bidang dengan sumbu

16 Bidang kristal seperti terlihat pada gambar 1
Bidang kristal seperti terlihat pada gambar 1.6, misalnya, mempunyai titik potong dengan masing-masing sumbu pada p = 3, q = 2 dan s = I (lihat kembali persamaan 1.1). Sekarang kita dapat menuliskan kebalikan dari titik potong sehingga memberikan: Bidang (236)

17 Tiga Bidang yang biasa digunakan sebagai acuan pada kristal kubik
Tiga bidang kisi: a) bidang (100), b) bidang (l l0) dan c) bidang (l l l) Paralel terhadap sumbu b dan d sehingga perpotongan berada pada p = 1, q=  dan s =  Dengan mengambil kebalikannya didapatkan indeks Miller sebagai (1,0,0), sehingga bidang pada (a) adalah bidang (100)

18 Karakteristik kristal yang dapat diperoleh
jarak antara bidang sejenis (paralel) terdekat) Konsentrasi atom permukaan per satuan luas yang terpotong oleh suatu bidang. Rapat atom permukaan (b) (a) Gambar (a) Bidang (110) pada kristal BCC dan (b) Atom yang terpotong oleh bidang (l l0) pada kristal BCC.

19 Rapat atom permukaan sebesar

20 Struktur Kristal Diamond
Struktur tetrahedral pada kisi diamon dari atom-atom bertetangga terdekat Struktur kristal diamon

21 Bagian dari kisi diamon: a) setengah bawah dan b) setengah atas

22 Kisi zinchblennde GaAs
Struktur tetrahedral dari tetangga terdekat pada kisi Kisi zinchblennde