PROSIDING SEMINAR NASIONAL - dadirusdiana.staf.upi.edudadirusdiana.staf.upi.edu/files/2016/03/Seminar...Fakultas MIPA yang setiap saat bergelut dengan pengkajian dan pengembangan sains

Bidang:

PROSIDING SEMINAR NASIONAL

Penelitian, Pendidikan, dan Penerapan MIPA Tanggal 15 Mei 2010, FMIPA UNIVERSITAS NEGERI YOGYAKARTA

ISBN: 978 - 979 - 9314 - 4 - 3

� Matematika dan Pendidikan Matematika √√√√ Fisika dan Pendidikan Fisika

� Kimia dan Pendidikan Kimia � Biologi dan Pendidikan Biologi

Tema:

“Peningkatan Keprofesionalan Peneliti, Pendidik dan Praktisi MIPA

Untuk Mendukung Pembangunan Karakter Bangsa"

Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam

Universitas Negeri Yogyakarta Tahun 2010

Tim Editor:

PROSIDING SEMINAR NASIONAL

Penelitian, Pendidikan, dan Penerapan MIPA Tanggal 15 Mei 2010, FMIPA UNIVERSITAS NEGERI YOGYAKARTA

ISBN: 978 - 979 - 9314 - 4 - 3

1. Kismiyantini, M.Si

2. Denny Darmawan, M.Sc

3. Erfan Priyambodo, M.Si

4. Agung Wijaya, M.Pd

Tim Reviewer:

1. Dr. Hartono

2. Dr. Ariswan

3. Dr. Endang Wijayanti

4. Dr. Heru Nurcahyo

Tema:

“Peningkatan Keprofesionalan Peneliti, Pendidik dan Praktisi MIPA

Untuk Mendukung Pembangunan Karakter Bangsa"

Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam

Universitas Negeri Yogyakarta Tahun 2010

ii

Prosiding Seminar Nasional Penelitian, Pendidikan dan Penerapan MIPA,

Fakultas MIPA, Universitas Negeri Yogyakarta, 15 Mei 2010

iii

Kata Pengantar

Puji syukur kami panjatkan kepada Tuhan Yang Maha Esa atas limpahan rahmat dan

hidayah-Nya sehingga Prosiding Seminar Nasional MIPA Universitas Negeri Yogyakarta

(UNY) 2010 ini dapat selesai disusun sesuai dengan tenggat waktu yang telah ditentukan

oleh panitia. Seminar Nasional MIPA UNY 2010 diselenggarakan bersamaan dengan

peringatan Dies Natalis UNY ke-46. Di usianya yang ke-46 ini, UNY diharapkan mampu

berkontribusi dalam usaha pengembangan karakter bangsa demi tercapainya kemajuan, dan

Fakultas MIPA yang setiap saat bergelut dengan pengkajian dan pengembangan sains dasar

juga dituntut untuk dapat ikut berperan serta dalam usaha ini.

Dalam rangka mengangkat tema tersebut, Seminar Nasional MIPA UNY 2010

menampilkan dua makalah utama, yaitu oleh Ir. Sularjo Kerto Atmojo, DESS., M.Sc dari

Jurusan Teknik Fisika Institut Teknologi Bandung yang menyampaikan makalah

“Pendidikan dan Penelitian Sains untuk Mendukung Pembangunan Karakter Bangsa” dan

“Sains dan Pengembangan Karakter Bangsa” yang disampaikan oleh Dr. M. Ali Joko

Wasono dari Jurusan Fisika Universitas Gadjah Mada. Diharapkan kedua makalah tersebut

dapat memberikan gambaran jelas bagaimana sains dapat berkontribusi dalam usaha

pembentukan karakter bangsa.

Selain dua makalah utama yang mengangkat tema pengembangan karakter, dalam seminar

ini juga disampaikan hasil kajian dan penelitian dalam bidang MIPA dan Pendidikan MIPA

yang dilakukan oleh para peneliti di universitas dan lembaga penelitian yang ada di

Indonesia. Makalah-makalah yang disampaikan terbagi atas empat bidang utama, yaitu:

bidang matematika dan pendidikan matematika, bidang fisika dan pendidikan fisika,

bidang kimia dan pendidikan kimia, serta bidang biologi dan pendidikan biologi. Seluruh

makalah yang ada dalam prosiding ini telah disampaikan dalam kegiatan seminar nasional

yang diselenggarakan pada tanggal 15 Mei 2010 di Fakultas MIPA UNY.

Semoga prosiding ini dapat ikut berperan dalam penyebaran hasil kajian dan penelitian di

bidang MIPA dan pendidikan MIPA sehingga dapat diakses oleh khalayak yang lebih luas

dan bermanfaat bagi pembangunan bangsa.

Yogyakarta, Mei 2010

Tim Editor



iv

Sambutan Ketua Panitia

Bismillahirrohmanirrohim

Assalamualaikum Wr. Wb.

Yang terhormat Rektor UNY,

Yang terhormat Dekan FMIPA,

dan yang terhormat para peserta Seminar Nasional FMIPA UNY

Puji syukur kami panjatkan kepada Allah SWT yang telah mengaruniakan berbagai

rahmatNya sehingga dapat terselenggarakan “Seminar Nasional Penelitian, Pendidikan dan

Penerapan MIPA” tanggal 15 Mei 2010 bertempat di Aula FMIPA, Universiyas Negeri

Yogyakarta (UNY), Kampus Karangmalang, Yogyakarta.

Selamat berjumpa kembali pada forum Seminar Nasional FMIPA UNY untuk yang sekian

kalinya, entah sudah berapa kali kita bertemu dalam suasana seperti ini. Semoga

persahabatan, pertemanan dan persohiban kita semakin erat dan berkembang, sebagaimana

kata pepatah: musuh satu sudahlah banyak, teman seribu masihlah kurang.

Tema Seminar Nasional kali ini Peningkatan Keprofesional Peneliti, Pendidik

dan Praktisi MIPA untuk mendukung Pembangunan Karakter Bangsa”. Tema ini sejalan

dengan salah satu cita-cita atau visi-misi UNY yang akan menghasilkan lulusan yang

berkarakter. Dapat dikatakan UNY merupakan Kampusnya orang yang memiliki karakter.

Oleh karena itu, seminar nasional kali ini mendatangkan pembicara yang memiliki

kepakaran dalam pembangunan karakter yaitu: Ir. Sularjo Kerto Atmojo, DESS, MSc dari

Teknik Fisika ITB dan Dr. Moh. Ali Joko Wasono dari Jurusan Fisika UGM.

Bapak Rektor, Bapak Dekan dan Peserta seminar yang terhormat. Seminar kali

ini dihadiri oleh 163 pemakalah, dan 79 yang terdiri non-pemakalah dan undangan.

Pemakalah dan peserta berasal dari berbagai Universitas, Institusi atau Lembaga Penelitian

di Indonesaia, diantaranya: LAPAN, UGM, Univ. Bengkulu, UAD, UII, UPI, UNNES,

UNESA, UNIBRW, UNEJ, dan UIN Yogyakarta. Peserta seminar ini berasal dari berbagai

bidang MIPA: Matematika, Fisika, Kimia dan Biologi dengan beragam tema atau judul.

Seminar ini tidak mungkin terselenggara tanpa bantuan dari berbagai pihak. Oleh

karena itu, kami mengucapkan terima kasih yang sebesar-besar kepada Bapak Dr.

Rachmad Wahab, MPd, Rektor UNY dan juga kepada Pembantu Rektor di UNY, Dr.

Ariswan, dekan FMIPA dan juga kepada Pembantu Dekan di FMIPA. Sebagai ketua

panitia, saya juga menyampaikan rasa terima kasih yang setinggi-tinginya kepada semua

anggota panitia yang telah bekerja keras dan ikhlas demi suksesnya pelaksanaan kegiatan

ini.

Kami menyadari sepenuhnya bahwa terdapat kekurangan, kesalahan dan

keterbatasan dilam penyelenggaraan kegiatan ini. Oleh karena itu, kami dengan tulus iklas

untuk meminta maaf yang sebesar-besarnya dengan kerendahan hati. Akhirnya, kami

berharap seminar nasional ini berjalan dengan lancer, sukses dan bermakna untuk

mewujudkan Pendidikan Indonesia lebih gilang-gemilang.

Wassalamu’alaikum Wr. Wb.

Ketua Panitia

Dr. Hari Sutrisno



v

SAMBUTAN DEKAN FMIPA UNY

Pertama- tama marilah kita panjatkan puji syukur ke hadirat Allah SWT yang telah

melimpahkan berbagai kenikmatan kepada kita sekalian. Salah satu nikmat yang sekarang

kita rasakan adalah nikmat kesehatan sehingga kita dapat menyelenggarakan seminar

nasional ini.

Selanjutnya perkenankan saya menyampaikan penghargaan dan ucapan terima

kasih kepada Ketua Panitia beserta seluruh jajaran kepanitiaan seminar nasional penelitian

dan pendidikan MIPA yang telah mempersiapkan terselenggaranya seminar nasional ini.

Hal ini sangat penting untuk saya sampaikan mengingat FMIPA Universitas Negeri

Yogyakarta (UNY) sedang bekerja keras untuk menggapai pengakuan publik sebagai

fakultas yang berkualitas dalam melaksanakan sistem manajemen mutu menuju world

class university (WCU). Kualitas di atas adalah kualitas yang berimbang dalam seluruh

bidang Tri Darma Perguruan Tinggi, dengan tetap mengedepankan karakter mulia dalam

melaksanakannya. Secara khusus perkenankan pula saya sampaikan terima kasih kepada

yang terhormat Bapak Ir. Sularjo Kertoatmojo, DESS, MSc, dari Teknik Fiska ITB dan

Dr. Moh. Ali Joko Wasono dari Jurusan Fisika FMIPA UGM yang telah berkenan menjadi

pembicara kunci pada seminar nasional ini.

Seminar nasional dengan tema ”Peningkatan Keprofesionalan Peneliti, Pendidik

dan Praktisi MIPA untuk Mendukung Pembangunan Karakter Bangsa” tentu saja akan

bermanfaat bagi pengembangan ilmu matematika dan IPA pada masa yang akan datang.

Pengembangan tersebut tentu saja baik ditinjau dari sisi materi, penelitian maupun

teknologi pembelajarannya dan pembentukan karakter yang mencerminkan sifat- sifat pada

ilmu ke-mipa-an itu sendiri. Kita telah paham bahwa pemahaman terhadap ilmu

pengetahuan dan teknologi akan dicapai manakala pemahaman terhadap ilmu dasarnya

sangat memadai. Dimulai dari persoalan mipa sederhana sampai pada aplikasi bidang

Fisika, Kimia, matematika, dan Biologi dalam teknologi yang sesuai dan bahkan pada

bidang Ekonomi sekalipun. Oleh karena itu penelitian Bidang MIPA dan teknik

pembelajaranya perlu dilakukan terus menerus agar aplikasi pada bidang- bidang di atas

dapat dipahami oleh pembelajarnya. Seminar nasional ini harus mampu mendorong para

peneliti dan prakstisi pendidikan bidang Matematika dan IPA dapat meramu bidang ini,

sehingga mudah dipahami oleh siswa di dalam kelas, mampu melakukan penelitian, dan

mengimplementasikan terapannya pada teknologi yang sesuai.

Akhirnya saya mengucapkan terima kasih atas partisipasinya dalam seminar yang

diselenggarakan oleh FMIPA UNY ini dengan harapan semoga memberikan pencerahan

bagi kita khususnya yang selalu telibat dalam penelitian, pembelajaran dan aplikasi bidang

MIPA dalam kehidupan kita masing- masing.

Dekan,

Dr. Ariswan

NIP 19590914 1988031 003



vi

Daftar Isi

halaman

Halaman Sampul i

Halaman Editor dan Reviewer ii

Kata Pengantar iii

Sambutan Ketua Panitia iv

Sambutan Dekan FMIPA UNY v

Daftar Isi vi

Makalah Utama:

1. Tatanan Internal dalam Kaitan dengan Budaya, Pendidikan dan Penelitian

MIPA

Ir. Soelardjo Kertoatmojo, M.Sc., DESS

U-1

2. Sains Dan Pengembangan Karakter Bangsa

Dr. M. A. J. Wasono U-13

Makalah Paralel:

Bidang Fisika

01. Kalkulasi Arus Induksi Geomagnet (Geomagnetically Induced Current) Di

Indonesia

Anwar Santoso

F - 1

02. Variasi Temporal Hidrometeor Di Jogjakarta Dan Hubungannya Dengan

Panas Laten Kondensasi

Arief Suryantoro

F - 11

03. Analisis Kekontrasan Termal Wilayah Daratan Dan Lautan Saat Onset

Monsun Di Jawa Tengah Dan Jogjakarta

Arief Suryantoro, Krismianto dan Erma Yulihastin

F - 21

04. Prospek Penelitian Dan Aplikasi Fotovoltaik Sebagai Sumber Energi

Alternatif Di Indonesia

Ariswan

F - 31

05. Geoeffectiveness Of Coronal Mass Ejections Released From Super-Active

Region Noaa 10486

Bachtiar Anwar

F - 39



vii

06. Struktur Kristal Dan Morfologi Film Tipis Gan Yang Ditumbuhkan Dengan

Metoda Hot-Wire Pulsed Laser Deposition

Dadi Rusdiana

F - 47

07. Peran GPCP dalam Menentukan Bila Awal Musim Kemarau/Penghujan di

Indonesia Terkait dengan Dampak Terjadinya Isu Pemanasan Global

Eddy Hermawan

F - 53

08. Pengembangan Model Interaksi antara Fenomena Monsun, Dipole Mode dan

ENSO dalam Mengkaji Perilaku Curah Hujan di Indonesia

Eddy Hermawan

F - 63

09. Studi Awal Pembuatan Keramik Film Tebal (Thick Film) Berbasis Fe2O3 dari

Bahan Dasar Lokal untuk Sensor Gas Alkohol

Endi Suhendi, Hera Novia1, Dani Gustaman Syarif, dan Djoko H. Prajitno

F - 87

10. Rancangan Alat Bantu Navigasi Bagi Penyandang Tuna Netra Menggunakan

Sensor Ultrasonik

Frida Agung Rakhmadi

F - 93

11. Rancangan Sistem Kontrol Suhu dan Kelembaban Kandang Ayam (Area

Brooding) untuk Meningkatkan Kualitas Ayam Anakan

Frida Agung Rakhmadi

F - 99

12. Perancangan Sistem Observasi Geomagnet Landas Bumi Terintegrasi

Harry Bangkit

F - 109

13. Pengembangan Electronic Tone Gamelan “Guntur Madu”

Heru Kuswanto, Agus Purwanto, Sumarna, dan Cipto Budi H

F - 113

14. Profil Bawah Permukaan Berdasarkan Metode Tahanan Jenis Di Tpa

Babakan Ciparay Dan Sekitarnya Di Kabupaten Bandung

Mimin Iryanti dan Nanang Dwi Ardi

F - 119

15. Kajian Deteksi C2H4, C3H6O dan NH3 dari Gas Hembus Pernafasan sebagai

Bio-Marker Penyakit-Dalam dengan Metode Spektroskopi Fotoakustik Laser

Mitrayana, M.A.J. Wasono, dan W. Rochmah

F - 123

16. Analisis Data Hasil Pengembangan Peralatan Observasi Geomagnet

Moh. Andi Aris B.

F - 133



viii

17. Film Tipis ZnO Didoping Aluminium yang Dibuat dengan Metode Sol-Gel

untuk Material Elektroda dalam Piranti Optoelektronik

P.Sinaga

F - 139

18. Analisis Kemunculan Badai Magnet Sudden Commencement Dan Gradual

Storm Menggunakan Data Magnetometer Biak

Setyanto Cahyo P

F - 145

19. Keterkaitan Antara Medan Magnet Antar Planet Dengan Kecepatan Angin

Surya

Sity Rachyany

F - 151

20. Struktur Kristal Dan Sifat Transport Listrik Bahan Polikristal La1-XSrxMnO3

(X=0,1; 0,2 Dan 0,3) Perovskit

Sujito

F - 157

21. Survei Metode Geolistrik Resistivitas Untuk Pendeteksian Pipa Air

Terpendam Menggunakan Elektroda Porous Pot Dan Elektroda Logam

Sukmaji Anom Raharjo

F - 163

22. Analisis Data Seismogram Yang Direkam Di Stasiun XMI Untuk Gempa Bumi

Di Selat Sunda 19 Juli 2006

Supardiyono

F - 169

23. Pengukuran Rasio Muatan-Massa Elektron e/m Dengan Memanfaatkan

Osiloskop Untuk Pendidikan Fisika

Suryasatriya Trihandaru

F - 177

24. Fungsi Partisi Kanonik Lengkap (GCPF, Grand Canonical Partition Function)

Untuk Sistem Parafermi Orde Dua

R. Yosi Aprian Sari

F - 181

25. Pengaruh Molaritas Ga2O3 pada struktur kristal dan Morfologi film tipis GaN

yang ditumbuhkan dengan teknik Spin Coating

Yuyu R. Tayubi dan Dadi Rusdiana

F - 187

26. Analisis Ekonomi Dan Lingkungan Penerapan Nano Hydro Power Generation

Mohammad Taufik F- 193

27. Aplikasi Nano Hydro Power Untuk Daerah Terpencil

Mohammad Taufik F- 197



ix

Bidang Pendidikan Fisika

01. Pembelajaran Fisika Menggunakan Media Interaktif Program Java Applet

Pada Konsep Optika Geometri

Achmad Samsudin

F - 201

02. Pengaruh Pembelajaran Pemecahan Masalah Secara Kelompok Kooperatif

terhadap Kemampuan Pemecahan Masalah Siswa SMA

Agus Jauhari dan Andi Suhandi

F - 209

03. Evolusi Dan Entropi

Ahmad Abu Hamid

F - 215

04. Model Pembelajaran Fisika Berbasis Fenomena untuk Mengembangkan

Pemahaman Konsep dan Keterampilan Proses Sains Pebelajar

A. Suhandi, I. Kaniawati, Y. R. Tayubi dan Hikmat

F - 225

05. Integral Eliptik, Fungsi yang Sering Terlupakan, Padahal Sangat Berguna

dalam Fisika

A. Suhandi dan Y. R. Tayubi

F - 231

06. Mengembangkan Peta Konsep Berbantuan Software CMAPTOOLS Versi 5.03

Lite

Ani Rusilowati dan Mobinta Kusuma

F - 239

07. Penilaian Kinerja (Performance Assessment) Pada Pembelajaran Fisika Smp

Melalui Kegiatan Laboratorium

Asep Sutiadi

F - 247

08. Strategi Pembelajaran Sains Kontekstual Di Sekolah Berbasis Agama Melalui

Implementasi Metode Rukyat Mengunakan Astronomical Telescope (Meade

ETX 125-EC) (Studi Kasus Penetapan Awal Bulan Hijriah)

Dadan Rosana dan Slamet M.T.

F - 253

09. Pembelajaran Sains Berbasis Keterampilan Proses Untuk Membangun

Landasan Karakter Moral Pada Peserta Didik

Suciati

F - 267

10. Lesson Study Berbasis MGMP Ipa Merupakan Wahana Peningkatan

Profesionalisme Guru

Edi Istiyono

F - 273



x

11. Profil Dosen Pada Program Studi Fisika Di Indonesia

Heru Kuswanto

F - 281

12. Pembuatan Miniatur Jaringan Listrik Rumah Tangga Untuk Meningkatkan

Pemahaman Siswa Tentang Konsep Kelistrikan

Hery Kustanto

F - 285

13. Korelasi Pembekalan Pengetahuan Awal dan Kemampuan Melaporkan Hasil

Eksperimen Pada Mahasisiwa Tingkat Dasar di Jurusan Pendidikan Fisika

FPMIPA UPI

Ika Mustika Sari dan Setiya Utari

F - 291

14. Content And Pedagogy Analysis Ipa Terintegrasi Hasil Pengembangan

Mahasiswa S1 Pendidikan Ipa

Insih Wilujeng, Agus Setiawan, Liliasari

F - 303

15. Kajian Model Perkuliahan Pengajaran Mikro Bagi Calon Guru Fisika RSBI

Untuk Meningkatkan Kompetensi Guru Fisika RSBI

Juli Astono

F - 313

16. Pengembangan Dan Penerapan Suplemen Materi Perkuliahan Melalui E-

Learning Untuk Pemberdayaan Kemandirian Belajar Dan Peningkatan

Ketuntasan Belajar Mahasiswa

Jumadi

F - 319

17. Need Assessment Keterampilan Guru Dalam Pembelajaran Mata Pelajaran

IPA Berbasis Ideational Learning Pada Smp Rsbi Kelas VII Di Provinsi DIY

Jumadi

F - 325

18. Peningkatan Aktivitas, Motivasi Dan Hasil Belajar Siswa Pada Konsep Listrik

Dinamis Dengan Syndicate Group

Juniati

F - 333

19. Identifikasi Penggunaan Inkuiri Sebagai Strategi Dalam Pembelajaran Fisika

di SMA Ibu Kartini Semarang

Ario Nugroho dan Sumar Hendayana

F - 341

20. Model Pembelajaran Untuk Meningkatkan Kemampuan Calon Guru Sekolah

Dasar Dalam Konsep Ipa Dan Pendidikan IPA

Parsaoran Siahaan dan Liliasari

F - 347



xi

21. Kolaborasi Project-Based Learning dan Peer Teaching dalam Perkuliahan

Teknologi Pembelajaran IPA untuk Meningkatkan Pemahaman Mahasiswa

Tentang Model Pembelajaran dan Keterampilan Mengajar Calon Guru IPA

(Science Teacher Candidate)

Pujianto dan Dyah Purwaningsih

F - 353

22. Perbedaan Pemahaman Konsep Kelistrikan Pada Pembelajaran Dengan

Quantum Teaching

Purwanto dan Suparwoto

F - 363

23. Kemampuan Earth Scince Siswa Indonesia Dalam Timss (Trend Of

International On Mathematics And Science Study)

Ridwan Efendi

F - 371

24. Analisis Isi Media Pembelajaran Berbasis Komputer Produksi Pustekkom

Depdiknas

Rita Nunung Trikusyanti dan Bambang Ruwanto

F - 379

25. Menanamkan Keterampilan Proses Sains Ipa Pada Siswa Dengan Strategi

Pembelajaran Outdoor Activities Dalam Kegiatan Lesson Study Berbasis

Sekolah (LSBS)

Supahar

F - 385

26. Miskonsepsi Guru Ipa Pada Materi Ipba Dengan Menggunakan CRI

(Certainly Of Respons Index)

Winny Liliawati dan J. A. Utama

F - 393

27. Studi Bencana Alam dengan Model PPT Berbasis SETS untuk Meningkatkan

Kemampuan Berpikir Kritis Siswa Berorientasi Pada Kepedulian Lingkungan

Yulia Dwisetyaningrum

F - 399

28. Efektivitas Bimbingan Tugas Akhir Skripsi (Tas) Mahasiswa Jurusan

Pendidikan Fisika FMIPA UNY

Yusman Wiyatmo, Mundilarto, Suharyanto dan Eko Widodo

F - 405

29. Penilaian Formatif Yang Terintegrasi Dalam Perkuliahan Fisika-Mekanika

Subroto F - 415

30. Membangun Karakter Bangsa Melalui Kegiatan Laboratorium Sains (Fisika)

Suyoso

F - 421

31. Metode Geolistrik Tahanan Jenis Konfigurasi Wenner Alpha Untuk

Menentukan Bidang Gelincir Longsoran Citatah, Bandung Barat

Nanang Dwi Ardi, Mimin Iryanti F - 427



xii



F-47

Struktur kristal dan Morfologi film tipis GaN yang ditumbuhkan dengan metoda

Hot-Wire Pulsed Laser Deposition

Dadi Rusdiana

Jurusan Fisika, FPMIPA UPI, Jl. Dr.Setiabudi 229 Bandung, Indonesia 40154

e-mail : [email protected]

ABSTRAK Telah ditumbuhkan film tipis GaN di atas substrat sapphire (0001) dengan

teknik hot-wire pulsed laser deposition dengan temperatur substrat dan hot wire masing-

masing 6800 C dan 1000

0 C. Pengaruh tekanan parsial gas yang divariasikan dari 0,15

mbar sampai 0,35 mbar, ternyata dapat mempengaruhi struktur kristal dan morfologi

film. Hasil karakterisasi XRD menunjukkan, kualitas kristal film tipis mengalami

peningkatan apabila tekanan parsial gas nitrogen diperbesar hingga 0,25 mbar yang

ditunjukkan dengan munculnya orientasi kristal yang searah dengan sumbu c yaitu

(0002) dan (0004), namun ternyata kualitas kristal akan mengalami degradasi apabila

tekanan parsial gas diperbesar hingga 0,35 mbar yaitu dengan munculnya orientasi

bidang (1011). Hal serupa ditemukan juga pada film yang ditumbuhkan dengan tekanan

parsial gas 0,15 mbar tanpa menggunakan filamen pemanas pada aliran gas nitrogen.

Hasil karakterisasi SEM menunjukkan pada permukaan film tersebut masih terdapat

partikulasi GaN yang terbentuk dengan ukuran 0,1 sampai 0,4 µm, namun pembentukan

partikulasi tersebut mulai berkurang apabila tekanan parsial gas diperbesar hingga 0,35

mbar dengan menggunakan filamen pemanas.

Kata kunci : GaN, Tekanan parsial gas nitrogen dan hot-wire pulsed laser deposition

ABSTRACT The GaN thin films were grown on (0001) sapphire substrates using hot-wire

pulsed laser deposition methode. The substrate and hot-wire temperature were around

6800 C and 1000

0 C respectively. The effects of the nitrogen pressure during growth on

the properties of GaN films have been investigated. XRD characterization shows that

GaN film with c- axis orientation of (0002) and (0004) occurs if nitrogen gas partial

pressure increase up to 0.25 mbar, but the quality of GaN film decrease if gas partial

pressure increase up to 0.35 mbar. Similar result was also found for the gas partial

pressure of 0.15 mbar without using heater filament at nitrogen gas flow. SEM

characterization shows that at the surface of the film, there are GaN particulates of the

size of 0.1 – 0.4 µm. Number of particulates decrease if partial gas pressure increases up

to 0.35 mbar by using heater filament.

Keywords : GaN, The nitrogen gas partial pressure, hot-wire pulsed laser deposition

1. PENDAHULUAN Material GaN dan paduan lainnya akhir-akhir ini banyak diminati orang, karena material

tersebut sangat potensial diaplikasikan pada devais fotodetektor serta devais elektronik yang

berdaya tinggi. Perkembangan deposisi epitaksi GaN sangat cepat karena adanya teknik deposisi

yang mutakhir seperti metalorganic chemical vapor deposition (MOCVD)(Wu et.al.,1996)), low

pressure MOCVD(Kung et.al,1995), dan molecullar beam epitaxy (MBE)(Oberman et.al,1995),

pulsed laser deposition (PLD)(Cole et.al.,1997).

Pada artikel ini dibahas mengenai teknik deposisi lain yaitu hot-wire pulsed laser

deposition (HW-PLD) yang merupakan pengembangan dari teknik PLD konvensional untuk

deposisi epitaksi film tipis GaN di atas substrat saphire bidang c (0001). Keistimewaan dari teknik

PLD adalah : (1) Proses evaporasi tidak seimbang yang tinggi yang menghasilkan pancaran plasma

yang kuat dan adanya transfer komposisi target menjadi deposisi film, (2) adanya kontrol atomic-

level dengan mengatur energi laser dan laju pulsa (pulse rate), dan (3) Proses secara in-situ untuk

Dadi Rusdiana / Sttruktur Kristal dan …

F-48

lapisan struktur banyak (heterostructures) dengan menggunakan target ganda. Dengan adanya

keistimewaan yang khas tersebut, maka pada riset ini telah dipelajari pengaruh tekanan parsial gas

nitrogen yang dipanaskan dengan filamen pemanas (hot-wire) pada struktur kristal dan morfologi

film GaN.

2. METODE Skema dari sistem reaktor PLD ditunjukkan pada gambar 1. Chamber vacuum stainless

steel di vakumkan dengan menggunakan pompa rotari hingga mencapai base pressure 5 X 10 –5

Torr. Laser Nd:YAG (λ=355 nm) dengan energi 250 mJ digunakan untuk menguapkan target GaN

dengan kemurnian 99,99 %. Penyerapan radiasi laser dengan λ=355 nm oleh target GaN

menghasilkan semburan plasma pada bagian permukaan depan target. Target yang akan diuapkan

disimpan pada jarak 1-2 cm dari substrat dalam lingkungan gas nitrogen yang telah dipanaskan

(1000o C) dengan tekanan yang divariasikan antara 0,15 mbar sampai 0,35 mbar. Substrat yang

digunakan adalah sapphire dengan orientasi (0001) yang sebelumnya dietching dengan

menggunakan larutan H2SO4 : H3PO4 : DI.

Dalam penelitian ini telah ditumbuhkan film GaN dengan ketebalan 90 – 201 nm dengan

temperatur substrat 6800 C. Film dikarakterisasi dengan difraksi sinar-X (XRD) menggunakan

radiasi CuKα untuk mempelajari struktur kristal dan SEM untuk mempelajari struktur permukaan

film GaN sedangkan ketebalan film diukur dengan profilometer DEKTAK IIA.

Gambar 1.Skema sistem pulsed laser deposition

3. HASIL DAN PEMBAHASAN Dari hasil karakterisasi difraksi sinar-X seperti ditunjukkan pada Gambar 2, nampak sekali

bahwa tekanan parsial gas nitrogen dalam reaktor mempengaruhi pola difraksi sinar-X pada

masing-masing sampel. Seperti pada sampel (a) yang menggunakan aliran nitrogen 50 sccm tanpa

filamen pemanas dengan tekanan parsial gas 0,15 mbar, ternyata film yang tumbuh memiliki

orientasi yang masih acak dimana pada film tersebut muncul orientasi kristal (0002) dan (1011)

(Gambar 2 (a)), meskipun demikian orientasi dari bidang kristal yang muncul sudah mengarah ke

orientasi (0002), hal tersebut diduga terjadi karena energi kinetik dari spesies-spesies GaN yang

datang ke substrat masih cukup besar disebabkan energi kinetik atom nitrogen yang masuk reaktor

masih rendah, sehingga proses tumbukan antara atom nitrogen dengan spesies-spesies GaN tersebut

tidak banyak mempengaruhi laju spesies GaN yang sampai ke substrat. Sehingga akibatnya dengan

energi kinetik yang cukup besar maka kedatangan spesies GaN tersebut dapat menimbulkan

Heater

Substrate

Plasma

Target

Vacuum

chamber

Laser beam

Focusing

lens



F-49

pergeseran kisi yang dapat merusak pertumbuhan film (20). Dengan energi kinetik yang besar

tersebut, maka ternyata proses pembentukan partikulasi (particulate) pada film masih terjadi,

sehingga nampak pada Gambar 3 (a) masih terdapat partikulasi –partikulasi GaN berbentuk

bulatan berwarna putih dengan ukuran bervariasi antara 0,1 sampai 0,4 µm. Apabila digunakan

filamen pemanas pada aliran gas nitrogen dengan laju 50 sccm dan tekanan parsial nitrogen 0,15

mbar, ternyata orientasi bidang kristal (1011) tidak muncul (Gambar 2 (b)) sehingga nampak film

memiliki orientasi kristal tunggal yaitu (0002) meskipun intensitas puncaknya masih rendah, hal ini

menunjukkan bahwa dengan memberikan pemanasan pada aliran gas nitrogen, maka energi kinetik

spesies-spesies GaN yang datang ke permukaan substrat mulai berkurang akibat terjadinya

tumbukan antara spesies GaN dengan atom-atom nitrogen yang energetik. Sehingga spesies GaN

yang datang pada permukaan substrat dengan energi yang tidak terlalu besar akan mengurangi efek

kerusakan pada penumbuhan film, hal ini didukung dengan hasil SEM pada permukaan film di

mana pembentukan partikulasi pada film sudah mulai berkurang (Gambar 3(b)) .

Demikian pula apabila tekanan parsial gas nitrogen diperbesar menjadi 0,25 mbar ternyata

intensitas puncak bidang kristal (0002) naik secara drastis (Gambar 2 (c)) dengan FWHM (0002)

sekitar 0,4, hal ini menunjukkan bahwa kualitas kristal lapisan epitaksi GaN meningkat. Pada film

tersebut proses pembentukan partikulasi sudah tidak muncul (Gambar 3(c)), hal ini menunjukkan

terjadinya proses hamburan dari partikel-partikel GaN yang muncul akibat proses ablasi target yang

tidak sempurna yang biasa terjadi pada teknik PLD (13). Namun ternyata dengan memperbesar

tekanan parsial nitrogen menjadi 0,35 mbar, kualitas kristal lapisan epitaksi GaN mengalami

penurunan seperti nampak pada Gambar 2 (d), di mana pada gambar tersebut nampak orientasi

bidang kristal (1011) muncul kembali, sedangkan pembentukan partikulasi pada permukaan film

sudah tidak terjadi lagi (Gambar 3(d)).

Gambar 2. Pola difraksi sinar-X pada film tipis GaN yang ditumbuhkan pada temperatur

substrat 6800 C dengan variasi tekanan parsial nitrogen tanpa dan dengan bantuan filamen pemanas

a) 0.15 mbar ( tanpa pemanasan) , b) 0.15 mbar , c) 0.25 mbar , d) 0.35 mbar.

Hal tersebut terjadi disebabkan energi kinetik spesies GaN yang datang ke substrat

memiliki nilai optimum untuk menghasilkan film yang berkualitas baik(Huang et.al.,1999),

30 35 40 45 50 55 60 65 70 75 80

(a)

(b)

(c)

(d)

2θθθθ(deg.)

Inte

nsi

tas

(00

0(1

01

(00

0

(00

0

(00

0(0

00

(10

1


F-50

sehingga apabila aliran nitrogen lebih diperbesar maka tumbukan antara spesies GaN dengan atom

nitrogen yang energetik akan semakin meningkat yang akibatnya energi kinetik spesies GaN yang

datang ke substrat akan menjadi rendah jauh di bawah nilai energi kinetik optimum yang

diperlukan untuk terbentuknya lapisan epitaksial GaN yang berkualitas baik. Sehingga nampak

pada Gambar 4 untuk sampel dengan tekanan parsial gas nitrogen 0,35 mbar laju penumbuhannya

cenderung mengalami saturasi.

Gambar 3. Morfologi permukaan film tipis GaN dengan variasi tekanan

parsial nitrogen a) 0.15 mbar (tanpa pemanasan) b) 0.15 mbar c) 0.25 mbar d) 0.35

mbar.

Gambar 4 Morfologi permukaan film tipis GaN dengan variasi tekanan parsial nitrogen a)

0.15 mbar (tanpa pemanasan) b) 0.15 mbar c) 0.25 mbar d) 0.35 mbar.

a b

d

1µm 1µm

c

1µm 1µm



F-51

4. KESIMPULAN

Dari hasil pembahasan di atas dapat disimpulkan bahwa penambahan filamen pada aliran

gas nitrogen ternyata dapat memperbaiki kualitas film ditinjau dari segi struktur kristal maupun

morfologi film . Hal tersebut terbukti dengan munculnya orientasi kristal film yang sejajar dengan

bidang c. Kehadiran partikulasi GaN ternyata dapat direduksi dengan penambahan filamen pada

aliran gas nitrogen.

REFERENSI

Cole,D., Lunney, J.G., 1997, GaN thin films deposited by pulsed laser deposition in nitrogen and

ammonia reactive atmospheres, Mater. Sci. Eng., B50,20-24.

Huang, T.F., Marshall, A., Spruytte, S., Harris, J.S., 1999, Optical and structural properties of

epitaxial GaN films grown by pulsed laser deposition, J. Cryst. Growth., 200, 362-367.

Kung,P.,Saxler,A.,Zhang,X.,Walker,D.,Wang,T.C.,Ferguson,I.,Razeghi, M., 1995,

Appl.Phys.Lett.66,2958.

Oberman,D.B., Lee, H., Gotz, W.K., Harris, J.S.,1995, Molecular beam epitaxy of gallium nitride

by electron cyclotron resonance plasma and hydrogen azide, J. Cryst. Growth,150, 912.

Wu, X.H., Kapolnek, D., Tarsa, E.J., Heying, B., Keller, S., Keller, B.P., Mishra, U.K.,Speck,

1996, Nucleation layer evolution in metal organic chemical vapor deposition grown GaN, Appl.

Phys.Lett., 68, 1371.


F-52

Documents

PROSIDING SEMINAR NASIONAL - dadirusdiana.staf.upi.edudadirusdiana.staf.upi.edu/files/2016/03/Seminar...Fakultas MIPA yang setiap saat bergelut dengan pengkajian dan pengembangan sains