25
LAPORAN FISIKA EKSPERIMEN BIDANG : MATERIAL JUDUL EKSPERIMEN SINTESIS SENYAWA PEROVSKIT Ba 1-x Sr x TiO 3 (x = 0,0; 0,03) MELALUI SINTERING DAN KARAKTERISASI STRUKTUR DAN DIELEKTRISITAS OLEH NAMA : RIZMEIA NUR ATMASARI NIM : 100322405278 OFF. : N-H KELOMPOK : 7 HARI/TGL : 22 FEBRUARI 2013 PEMBIMBING : Dr. MARKUS DIANTORO. M.Si

SINTESIS SENYAWA PEROVSKIT Ba1-xSrxTiO3 (x = 0,0; 0,03) MELALUI SINTERING DAN KARAKTERISASI STRUKTUR DAN DIELEKTRISITAS

Embed Size (px)

DESCRIPTION

SINTESIS SENYAWA PEROVSKIT Ba1-xSrxTiO3 (x = 0,0; 0,03) MELALUI SINTERING DAN KARAKTERISASI STRUKTUR DAN DIELEKTRISITAS

Citation preview

Page 1: SINTESIS SENYAWA PEROVSKIT Ba1-xSrxTiO3 (x = 0,0; 0,03) MELALUI SINTERING DAN KARAKTERISASI STRUKTUR DAN DIELEKTRISITAS

LAPORAN

FISIKA EKSPERIMEN

BIDANG : MATERIAL

JUDUL EKSPERIMEN

SINTESIS SENYAWA PEROVSKIT Ba1-xSrxTiO3 (x = 0,0; 0,03) MELALUI

SINTERING DAN KARAKTERISASI STRUKTUR DAN

DIELEKTRISITAS

OLEH

NAMA : RIZMEIA NUR ATMASARI

NIM : 100322405278

OFF. : N-H

KELOMPOK : 7

HARI/TGL : 22 FEBRUARI 2013

PEMBIMBING : Dr. MARKUS DIANTORO. M.Si

PROGRAM STUDI FISIKA

JURUSAN FISIKA FMIPA

UNIVERSITAS NEGERI MALANG

2013

Page 2: SINTESIS SENYAWA PEROVSKIT Ba1-xSrxTiO3 (x = 0,0; 0,03) MELALUI SINTERING DAN KARAKTERISASI STRUKTUR DAN DIELEKTRISITAS

SINTESIS SENYAWA PEROVSKIT Ba1-xSrxTiO3 (x = 0,0; 0,03) MELALUI

SINTERING DAN KARAKTERISASI STRUKTUR DAN

DIELEKTRISITAS

I. TUJUAN

1. Mahasiswa dapat mengetahui fase murni BaTiO3 dan Ba0.97Sr0.03TiO3

2. Mahasiswa dapat mengetahui parameter kisi BaTiO3, Ba0.97Sr0.03TiO3 dan data

ICSDD dengan software PCW.

3. Mahasiswa dapat mengetahui pengaruh Doping Sr terhadap struktur Kristal

4. Mahasiswa dapat mengetahui pengaruh Doping Sr terhadap sifat fisis Kristal

5. Mahasiswa mampu membandingkan BaTiO3 sebelum dan sesudah didopping

dengan Sr.

6. Mahasiswa dapat membandingkan besarnya konstanta dielektrik BaTiO3

sebelum dan sesudah didopping dengan Sr.

II. DASAR TEORI

Penelitian pada bidang fisika material terus dikembangkan dan makin

gencar dilakukan. Hal ini ditunjukkan dengan adanya meningkatnya jumlah

artikel ilmiah yang diterbitkan dan dapat juga dilihat dari makin cepatnya

teknologi canggih yang memanfaatkan sifat material cerdas. Pada dasarnya ada

dua main stream dalam penelitian material yaitu; (1) untuk mendapatkan jawaban

permasalahan fisika fundamental, dan (2) untuk menemukan dan memenuhi

permintaan dunia aplikasi teknologi.

Usaha meningkatkan nilai ekonomi suatu material dapat dilakukan melalui

berbagai cara. Secara garis besar cara itu adalah dengan mengubah performa

makroskopis dan dengan mengubah struktur mikroskopis. Secara makroskopis

suatu material dapat ditingkatkan performanya dengan melakukan pengecatan,

pelapisan dengan material lain yang sesuai, pengubahan bentuk maupun

ukurannya. Material untuk keperluan seni kerajinan, untuk keperluan bangunan

termasuk dalam kategori ini. Secara mikroskopis, material dapat diubah sifatnya

melalui doping atau subtitusi unsur serupa, membuat komposit, membuat hibrid

organik-inorganik. Material untuk keperluan elektronik, fotonik, spintronik,

Page 3: SINTESIS SENYAWA PEROVSKIT Ba1-xSrxTiO3 (x = 0,0; 0,03) MELALUI SINTERING DAN KARAKTERISASI STRUKTUR DAN DIELEKTRISITAS

magnetodielektrik atau material cerdas lain termasuk dalam kategori ini. Pada

modul ini yang akan dipelajari adalah kelompok kedua.

Metode sintesis material fungsional pada umumnya dapat dilakukan secara

fisika atau secara kimia atau gabungan keduanya. Secara fisika sintesis bahan

dapat dilakukan melalui proses sintering, parsial melting, atau melting. Proses

melting dilakukan dengan tujuan membentuk kristal tunggal, proses partial

melting ditempuh untuk memperoleh polikristal yang terorientasi. Sedangkan

proses sintering dipilih untuk mendapatkan material yang orientasi butirannya

random atau polikristal. Unutk kajian awal, sintering merupakan pilihan utama

dan paling banyak digunakan karena merupakan proses yang murah dan cepat.

Proses presipitasi atau kopresipitasi merupakan contoh sintesis melalui reaksi

kimia. Kedua cara kimia maupun fisika di atas digunakan untuk mensintesis

material bulk.

Pada dasarnya untuk mendapatkan material yang dikategorikan sebagai

kelompok film tipis dapat dilakukan melalui proses deposisi. Proses deposisi

dapat berupa deposisi fasa padat, fasa cair maupun deposisi fasa gas. Untuk

deposisi fase padat dapat dilakukan melalui elektrodeposisi. Prinsip utama elektro

deposisi adalah memberi tegangan pada larutan ionik. Dengan kondisi ini ion

positif akan menuju kutub negatif terus menerus sampai terbentuk lapisan.

Metode sintesis film tipis fase cair dapat dilakukan melalui spincoating, deep

coating, dan spray coating. Material yang akan dibuat dalam bentuk film tipis

harus dibentuk dalam fasa cair atau gel menggunakan pelarut yang sesuai.

Beberapa metode sintesis film tipis fase uap antara lain CVD, MOCVD, dan

sputtering.

Barium Strontium Titanat (BST) merupakan salah satu bahan maju untuk

aplikasi sirkuit terpadu (IC). Secara khusus, BST memiliki potensi penting untuk

digunakan sebagai sel penyimpan muatan dalam DRAM (Dynamic Random

Access Memori) karena memiliki konstanta dielektrik tinggi. Konstanta dielektrik

senyawa ini dapat mencapai 20000 dalam keramik BST bulk.

Ba1-xSrxTiO3, memiliki struktur perovskit ABX3, yang ditunjukkan pada

Gambar 1. Tingginya konstanta dielektrik merupakan hasil dari perpindahan ion

Ti dari pusat oksigen oktahedral. Berdasarkan penelitian Ba1-xSrxTiO3

Page 4: SINTESIS SENYAWA PEROVSKIT Ba1-xSrxTiO3 (x = 0,0; 0,03) MELALUI SINTERING DAN KARAKTERISASI STRUKTUR DAN DIELEKTRISITAS

menunjukkan kelarutan padat(solid solubility) penuh atas semua rentang komposi,

dengan struktur kubik pada suhu kamar untuk rentang 0,3 < x , 1, menjadi

tetragonal untuk 0 x 0,3. Parameter kisi mulai dari 3,905 A untuk SrTiO3,

dengan a = 3,994 Å dan c = 4,038 Å untuk BaTiO3 untuk BST bulk. Untuk

aplikasi DRAM, bentuk kubik BST lebih disukai, dengan konstanta dielektrik

yang tinggi dicapai dekat pada x = 0,3. Distorsi tetragonal dari BST terkait dengan

transisi paraelektrik-ke-feroelektrik dekat dengan suhu kamar untuk komposisi

Ba0,7Sr0,3TiO3.

Gambar 1. Struktur kristal perovskit (Ba,Sr)TiO3.

Teori Dielektrisitas

Secara sederhana bahan dielektrik adalah bahan yang tidak memiliki

muatan bebas atau semua partikel bermuatannya terikat kuat pada molekul

penyusunnya. Senyawa ini termasuk dalam kelompok kristal non-sentrosimetrik.

Jika dikenai medan listrik, material dielektrik tidak menghantarkan arus listrik E,

tetapi akan timbul pergeseran listrik D.

Dalam bahan dielektrik, kumpulan momen dipol p membentuk polarisasi

P, yakni jumlah momen dipol persatuan volume. Untuk suatu Kristal, polarisasi

merupakan jumlah momen dipole dalam suatu sel satuan dibagi dengan volume

sel. Jika bahan mengandung jumlah molekul persatuan volume sebanyak N, dan

masing-masing memiliki momen p, maka polarisasinya dapat didefinisikan

sebagai

P= Np ……………………………………..(1)

Dalam kasus ini P, E, p, dan D merupakan besaran berarah. Menurut

persamaan Maxwell tentang pergeseran,

Page 5: SINTESIS SENYAWA PEROVSKIT Ba1-xSrxTiO3 (x = 0,0; 0,03) MELALUI SINTERING DAN KARAKTERISASI STRUKTUR DAN DIELEKTRISITAS

D= µ0 (E + P) ............................................ (2)

Dengan D adalah pergeseran (displacement) atau induksi listrik, µ0 adalah

dielektrisitas bahan dalam ruang hampa, E adalah medan listrik, dan P adalah

polarisasi. Polarisasi dapat dikelompokkan dalam beberapa jenis, diantaranya

yaitu, polarisasi elektronik, polarisasi ionik, polarisasi dipolar, polarisasi muatan

ruang.

Secara eksperimen konstanta dielektrik dapat diperoleh dari pengukuran

kapasitansi listrik. Pada kesempatan ini hanya dibahas pengukuran DC.

Kapasitansi merupakan ukuran kemampuan dua konduktor dalam menyimpan

muatan Q, ketika beda potensial V diterapkan yang memenuhi persamaan

C = Q/V = Coulomb(C)

Volt (V ) = Farad (F) ……….…………. (3)

Kapasitansi suatu kapasitor kosong sangat ditentukan oleh geometri.

Konstanta kesebandingan didefinisikan sebagai εo merupakan permitivitas ruang

hampa. Selanjutnya kapasitansi kapasitor lempeng sejajar memiliki persamaan

Co = εo (V

d )A

V= εo A

d …………………………………… (4)

Dengan q : muatan listrik (C), d : jarak (m), dan A : luas (m2)

Ketika suatu bahan disisipkan diantara plat sejajar, kapasitansi menjadi

bertambah. Konstanta dielektrik dituliskan seperti pada persamaan (5).

K = CCo

= ε A /d

εo A /d = ε

εo ………………………………...... (5)

Dengan ε merupakan permitivitas bahan dielektrik dalam F/m.

BaTiO3

Barium titanat pada saat ini merupakan material ferroelektrik yang sangat

cepat perkembangan penelitiannya. Hal ini menarik karena barium titanat

mempunyai struktur kristalperovskite yang sederhana, hal ini dapat

mempermudah pemahaman tentang material ferroelektrik itu sendiri.Struktur

Kristal yang jauh lebih sederhana bila dibanding dengan bahan feroelektrik

lainnya.Barium titanat mudah diaplikasi karena dalam segi kimia maupun

mekanik lebih stabil dan mempunyai temperatur curie yang mendekati temperatur

kamar dibandingkan material ferroelektrik lainnya yaitu sebesar 120o. Aplikasi

Page 6: SINTESIS SENYAWA PEROVSKIT Ba1-xSrxTiO3 (x = 0,0; 0,03) MELALUI SINTERING DAN KARAKTERISASI STRUKTUR DAN DIELEKTRISITAS

dari barium titanat antara lain sebagai kapasitor baik sebagai kapasitor multilayer

maupun kapasitor single layer, sebagai sensor tekanan dan sensor suhu.

Barium Titanat (BaTiO3) merupakan salah satu bahan dielektrik dari jenis

feroelektrik yang mempunyai struktur perovskite ABO3 dengan A menyatakan

atom Ba2+ dan B menyatakan ion Ti4+.Masing-masing ion barium dikelilingi oleh

12 ion oksigen. Ion-ion barium dan oksigen ini membentuk kisi kubus pusat muka

( face centered cubic ). Atom-atom titanium terletak di posisi oktahedral

dikelilingi oleh 6 ion oksigen. Akibat penambahan maupun penggantian pada

posisi atom Ba2+ dan Ti4+ sebagian atau seluruhnya dengan ion-ion dapat

menyebabkan (Moulson,1990):

a. Perubahan suhu Curie menyebabkan puncak permitivitas dapat

bergeser posisinya. Penggantian Sr2+ pada posisi Ba2+ dalam BaTiO3akan

menurunkan Tc sedangkan penggantian dengan Pb2+ akan meningkatkan Tc.

b. Ion-ion ( Fe3+, Ni2+, Co3+) yang menempati posisi Ti4+ dapat

mereduksi faktor disipasi.

c. Penambahan senyawa seperti CaZrO3 pada BaTiO3 dapat

menyebabkan pelebaran puncak permitivitas terhadap temperatur. Bahan tersebut

juga akan mempengaruhi suhu Curie, dan diharapkan permitivitas permitivitas

bahan yang tinggi dapat diperoleh.

d. Kation-kation dengan valensi lebih tinggi dari ion-ion yang

digantikan pada konsentrasi tinggi (>0.5% kation) mengakibatkaan terhambatnya

pertumbuhan kristal.

e. Subsituen dengan valensi yang lebih tinggi pada Ba2+ pada

konsentrasi rendah (<0.2% kation) menyebabkan resistivitasnya menurun. Tetapi

bila substituen memiliki valensi lebih rendah seperti pada posisi Ti4+, maka

subtituen akan bertindak sebagai akseptor dan dapat meningkatkan resistivitas

bahan dielektrik.

Keramik BaTiO3 mempunyai nilai konstanta dielektrik yang sangat besar

pada temperature ruang, tetapi juga mempunyai nilai dielektrik loss yang besar

pula. Besarnya nilai konstanta dielektrik  ini sangat dipengaruhi oleh beberapa

faktor, salah satunya adalah temperatur kalsinasi saat pembuatan keramiknya.

Oleh karena itu, nilai konstanta dielektrik dari suatu keramik merupakan suatu

Page 7: SINTESIS SENYAWA PEROVSKIT Ba1-xSrxTiO3 (x = 0,0; 0,03) MELALUI SINTERING DAN KARAKTERISASI STRUKTUR DAN DIELEKTRISITAS

fungsi temperatur. Semakin tinggi temperatur kalsinasi saat pembuatan

keramiknya maka nilai konstanta dielektriknya semakin  besar pula.

III. PROSEDUR EKSPERIMEN

III.1 ALAT

1. Neraca digital

2. Mortar dan pestel

3. Alat cetak/ dies

4. Alat penekan hidrolik

5. Tungku listrik

6. DC capacitance

7. Set pengukur I-V

8. XRF PanAnalytical

9. XRD Pan Analytical

III.2 BAHAN

1. BaCO3

2. SrCO3

3. TiO2

III.3 CARA MEMPEROLEH DATA

1. Desain Bahan

Menganalisis bahan dengan membuat persamaan reaksi Ba1-xSrxTiO3 untuk

masing – masing x=0 dan x=0,03 dari bahan awal yang disediakan.

a. Ba1-xSrxTiO3 dengan x = 0

Bahan dasar yang digunakan adalah BaCO3, SrCO3 dan TiO2. Melalui

tabel periodik unsur – unsur dapat diketahui berat atom relatif masing – masing

unsurnya.

Massa Atom relatif (Ar)

C = 12

O = 16

Ti = 47,88

Ba = 137,33

Sr = 87,6

Page 8: SINTESIS SENYAWA PEROVSKIT Ba1-xSrxTiO3 (x = 0,0; 0,03) MELALUI SINTERING DAN KARAKTERISASI STRUKTUR DAN DIELEKTRISITAS

Massa Molekul Relatif (Mr)

BaCO3 = 137,33 + 12 + (3 x 16) = 197,33

TiO2 = 47,88 + (2 x 16) = 79,88

CO2 = 12 + (2 x 16) = 44

BaTiO3 = 137,33 + 47,88 + (3 x 16) = 233,21

Persamaan kesetaraan reaksi

BaCO3 + TiO2 BaTiO3 + CO2

Melalui perbandingan mol yang dari hasil kesetaraan reaksi didapatkan

perbandingan mol untuk massa 1 gram BaTiO3 yakni perbandingan koefisien

bahan dengan BaTiO3 x Mr bahan x mol BaTiO3

BaCO3 = 11

x197,33 x1

233,21=0.84615 gram

TiO = 11

x79,88 x1

233,21=0.34252 gram

CO2 = 11

x 44 x1

233,21=0.18867 gram

Jadi komposisi sampel adalah

Massa BaCO3 = 0.84615 gram

Massa TiO2 = 0.34252 gram +

1.18867 gram

b. Ba1-xSrxTiO3 dengan x = 0.03

Bahan dasar yang digunakan adalah BaCO3, SrCO3 dan TiO2. Melalui

tabel periodik unsur – unsur dapat diketahui berat atom relatif masing – masing

unsurnya.

Massa Atom relatif (Ar)

C = 12

O = 16

Ti = 47,88

Ba = 137,33

Sr = 87,6

Massa Molekul Relatif (Mr)

BaCO3 = 137,33 + 12 + (3 x 16) = 197,33

SrCO3 = 87,6 + 12 + (3 x 16) = 147,6

Page 9: SINTESIS SENYAWA PEROVSKIT Ba1-xSrxTiO3 (x = 0,0; 0,03) MELALUI SINTERING DAN KARAKTERISASI STRUKTUR DAN DIELEKTRISITAS

TiO2 = 47,88 + (2 x 16) = 79,88

CO2 = 12 + (2 x 16) = 44

Ba0.97Sr0.03TiO3 = (0.97 x 137,33) + (0.03 x 87,6) + 47,88 + (3 x 16)

= 231,72

Persamaan kesetaraan reaksi

0.97 BaCO3 + 0.03 SrCO3 + TiO2 Ba0.7Sr0.03TiO3 + CO2

Melalui perbandingan mol yang dari hasil kesetaraan reaksi didapatkan

perbandingan mol untuk massa 1 gram Ba0.97Sr0.03TiO3 yakni perbandingan

koefisien bahan dengan Ba0.97Sr0.03TiO3 x Mr bahan x mol Ba0.97Sr0.03TiO3

BaCO3 = 0.97

1x 197,33 x

1231,72

=0.82604 gram

SrCO3 = 0.03

1x 147,6 x

1231,72

=0.01911 gram

TiO2 = 11

x79,88 x1

231,72=0.34473 gram

CO2 = 11

x 44 x1

231,72=0.18988 gram

Jadi komposisi sampel adalah

Massa BaCO3 = 0.82604 gram

Massa SrCO3 = 0.01911 gram

Massa TiO2 = 0.34473 gram +

1.18988 gram

2. Pencampuran dan Penghalusan

a. Menuangkan masing – masing bahan dalam mortar

b. Menggerus bahan sampai homogen dan halus, minimal dilakukan sampai

10 jam agar mendapatkan hasil yang maksimal

3. Pembentukan pellet

a. Mencetak bahan yang sudah tercampur dan halus tersebut dalam bentuk

pellet.

b. Memasukkan bahan yang sudah tercampur dan halus dalam tabung yang

kemudian ditekan atau dipress dengan tekanan tinggi.

c. Menimbang massa dari sampel yang sudah dipelet tersebut.

4. Sintering

Page 10: SINTESIS SENYAWA PEROVSKIT Ba1-xSrxTiO3 (x = 0,0; 0,03) MELALUI SINTERING DAN KARAKTERISASI STRUKTUR DAN DIELEKTRISITAS

a. Memasukkan sampel pelet tersebut dalam cawan alumina atau cawan

keramik.

b. Memasukkannnya dalam tungku listrik

c. Memanaskan dari temperature ruang sampai 1000 oC dengan laju kira-kira

6 sampai 10 oC per menit.

d. Tercapailah temperatur 1000 oC tersebut pada 6 jam.

e. Menahan pada 1000 oC selama sekitar 10 sampai 48 jam.

f. Menurunkan suhu sampai temperature ruang.

g. Mengeluarkan sampel pada saat sudah dingin

h. Menimbang massa sampel setelah proses sintering

III.4 CARA ANALISIS DATA

a. Mengkarakterisasi data BaTiO3 dan BaSrTiO3 dengan XRD

b. Mengkarakterisasi kandungan bahan pada data BaTiO3 dan BaSrTiO3

dengan XRF

c. Mambuat analisa fase yang ada pada senyawa hasil sintering dan

mengamati apakah struktur kristalnya sama

d. Menghitung berapa konstanta dielektrik bahan.

e. Mambandingkan hasil perhitungan bahan yang sudah di dopping dengan

bahan yang tidak di dopping.

Page 11: SINTESIS SENYAWA PEROVSKIT Ba1-xSrxTiO3 (x = 0,0; 0,03) MELALUI SINTERING DAN KARAKTERISASI STRUKTUR DAN DIELEKTRISITAS

IV. HASIL DAN PEMBAHASAN

IV.1 HASIL

1. Hasil XRD

o BaTiO3 data dari database dan BaTiO3 model

Page 12: SINTESIS SENYAWA PEROVSKIT Ba1-xSrxTiO3 (x = 0,0; 0,03) MELALUI SINTERING DAN KARAKTERISASI STRUKTUR DAN DIELEKTRISITAS

o BaTiO3 data dari database dan Ba0.7Sr0.03TiO3

Page 13: SINTESIS SENYAWA PEROVSKIT Ba1-xSrxTiO3 (x = 0,0; 0,03) MELALUI SINTERING DAN KARAKTERISASI STRUKTUR DAN DIELEKTRISITAS

2. Hasil XRF

IV.2 PEMBAHASAN

Posisi puncak yang ditunjukkan oleh grafik menggambarkan tempat atom –

atom berada yang direpresentasikan dengan sudut 2. Untuk mendapatkan

parameter kisi dari hasil X-RD maka digunakan Hukum Bragg untuk

menganalisisnya. Berdasar dari sumber pustaka seperti pada jurnal dan

International Centre for Diffraction Data (ICSDD) telah diketahui system kristal

BaTiO3 yakni berbentuk tetragonal dan Ba0.97Sr0.03TiO3 berbentuk kubik..

Informasi ini mempermudah untuk dapat menganalisi parameter kisi baik pada

Kristal BaTiO3 maupun yang telah didoping dengan SrCO3 yakni Ba0.97Sr0.03TiO3.

Berdasar hasil Cell Ref dalam mencari sudut 2 untuk Ba0.97Sr0.03TiO3

didapatkan data

Page 14: SINTESIS SENYAWA PEROVSKIT Ba1-xSrxTiO3 (x = 0,0; 0,03) MELALUI SINTERING DAN KARAKTERISASI STRUKTUR DAN DIELEKTRISITAS

Parameter Kisi BaTiO3

Sebelum direfinement a = 3.994500 ; c = 4.033500

Sesudah direfinement a = 4.002288 ; c = 4.030170

Parameter Kisi BaSrTiO3

Sebelum direfinement a = 3.994500 ; c = 4.033500

Sesudah direfinement a = 3.995951 ; c = 4.013430

Terjadi perubahan parameter kisi antara sebelum dan sesudah di doping.

Hasil eksperimen bahan Ba0.97Sr0.03TiO3 dibandingkan dengan model bahan

sebelum didoping menunjukkan bahwa terdapat kandungan jenis bahan yang

Page 15: SINTESIS SENYAWA PEROVSKIT Ba1-xSrxTiO3 (x = 0,0; 0,03) MELALUI SINTERING DAN KARAKTERISASI STRUKTUR DAN DIELEKTRISITAS

sama kecuali terhadap pendopingnya (Sr) tidak terdapat dalam BaTiO3.

Kandungan bahan Ba0.97Sr0.03TiO3 menunjukkan bahwa selain kandungan Ba

=77,8%, Sr = 2,2% dan Ti = 19,0% itu sendiri terdapat kandungan bahan lain

seperti P = 0,2%, Ca = 0,13%, Fe = 0,095%, Ni = 0,01%, Cu = 0,049%, Ga =

0,074%, Yb = 0,21%, dan Os = 0,31% menunjukkan bahwa bahan yang disintesa

mengandung impuritas yang berasal lingkungan sekitar. Hal ini dimungkinkan

disebabkan karena

1) Pada waktu mencampur bahan tidak dalam kondisi udara bersih artinya

berada pada kelembapan normal,

2) Pada waktu penggerusan terjadi kontak antara bahan dengan udara

sehingga memungkinkan terjadinya reaksi,

3) Pada waktu penyimpanan, aluminium foil yang digunakan kurang begitu

rapat dalam menutupnya,

4) Seharusnya jangka waktu penggerusan yang diperlukan lebih dari 10 jam,

5) Kurang sterilnya alat – alat yang digunakan

Setelah dilakukan pengukuran terhadap konstanta dielektriknya memakai

kapasitansi meter diperoleh bahwa kapasitansinya sebesar 3,5 nF (C = 3,5 nF), jari

– jari bahan sebesar 7,5 mm dan tebal 3,5 mm. Sedangkan untuk data model

diperoleh bahwa kapasitansinya 22 pF. Berikut perhitungan kapasitansi

C = 3,5 nF = 4,3 x 10-9 F

r = 7,5 mm = 7,5 x 10-3 m

d = 3,5 mm = 3,5 x 10-3 m

A = Luas lingkaran = r2

= (7,5 x 10-3)2

= 1,7662 x 10-4 m2

C= εAd

ε=CdA

ε=(4,3 x10−9 ) . (3,5 x 10−3 )

1,7662 x10−4

ε=(15,05 x10−12)1,7662 x10−4

ε=8,521 x10−9 F/m

Page 16: SINTESIS SENYAWA PEROVSKIT Ba1-xSrxTiO3 (x = 0,0; 0,03) MELALUI SINTERING DAN KARAKTERISASI STRUKTUR DAN DIELEKTRISITAS

K= εε0

, dengan 0 = 8.85 x 10-12 C/Nm2

K=8,521 x10−9

8,85 x10−12

K=¿ 962,8

Setelah melalui analisa dielektrisitas bahan Ba0.7Sr0.3TiO3 maka

didapatkan konstanta dielektrik bahan yakni sebesar K = 962,8

Pemberian doping berarti proses penambahan atom baru pada Kristal yang

sudah tersusun oleh atom – atom penyusun Kristal sebelumnya. Berdasar referensi

dari jurnal – jurnal material Sr2+ termasuk ion soft doping yang berarti ion ini

dapat menghasilkan material ferroelektrik lebih soften yaitu koefisien elastic lebih

tinggi, sifat medan koersif yang lebih rendah, factor kualitas mekanik yang lebih

rendah dan kualitas listrik yang lebih rendah. Terbukti untuk factor kualitas listrik

yang lebih rendah, berikut merupakan perbandingan kapasitansi bahan yang

dieksperimenkan dengan data bahan eksperimen tanpa doping karena konstanta

dielektrik bahan sebanding dengan kapasitansi bahan (K = CCo

) yakni

Ba0.97Sr0.03TiO3 = 3,5 nF

BaTiO3= 22 pF

Semakin besar kapasitansi bahan maka muatan listrik yang dihasilkan akan

semakin besar pula (C = QV

)

V. KESIMPULAN

Berdasarkan hasil eksperimen di atas maka

1. Pengkarakterisasi menggunakan XRD dapat diketahui pengaruh pendopingan

pada BaTiO3 mempengaruhi perubahan parameter kisi dan besar dielektrisitas

bahan.

2. Kandungan bahan setelah disinterring baik pada model pembanding atau bahan

sebelum didoping yakni BaTiO3 dan setelah didoping Ba0.97Sr0.03TiO3 masih

mengandung impuritas dengan kandungan yang cukup tinggi

Page 17: SINTESIS SENYAWA PEROVSKIT Ba1-xSrxTiO3 (x = 0,0; 0,03) MELALUI SINTERING DAN KARAKTERISASI STRUKTUR DAN DIELEKTRISITAS

3. Struktur bahan sebelum didoping BaTiO3 dan setelah didoping yakni

Ba0.97Sr0.03TiO3 memiliki perbedaan struktur kristalnya. BaTiO3 memiliki

struktur Kristal tetragonal dan Ba0.97Sr0.03TiO3 struktur kristalnya kubik.

4. Struktur Kristal BaTiO3 dan Ba0.97Sr0.03TiO3 terbukti berkisi sama yakni

primitif.

SARAN

a. Lebih ditingkatkan lagi membaca jurnal-jurnal penelitian yang ada dan

Sering melakukan eksperimen sehingga dapat memberikan pengalaman

yang lebih baik bagi peneliti.

b. Sebaiknya sebelum melakukan eksperimen, peneliti terlebih dahulu

membaca dan mengetahui teori yang ada sehingga peneliti tidak

mengalami kesulitan dalm melaksanakan eksperimen.

c. Saat melakukan pengukuran terhadap dielektrisitas bahan, peneliti

diharapkan lebih teliti lagi sehingga pengukuran tersebut dapat dilakukan

dengan benar.

VI. DAFTAR PUSTAKA

William D Callister, dan David G. Rethwisch, Materials Science and

Engineering, SI version, edisi VIII, John Wiley & Sons, 2011

Thomas Remmel, Richard Gregory and Beth Baumert, Characterization of

Barium Strontium Titanate Films Using XRD, JCPDS-International

Centre for Diffraction Data 1999, 42 pp 38-45

Piticescu, R. M., Vilarnhoa, P., Popescu, L. M., Piticescu, R. R.,

Hydrothermal synthesis of perovskite based materials for

microelectronic applications, Journal of Optoelectronics and

Advanced Materials Vol. 8, No. 2, April 2006, p. 543 – 547

Diantoro, Markus. 2013. Petunjuk Eksperimen Fisika, Sintesis Senyawa

Perovskit Ba1-xSrxTiO3 (x = 0,0; 0,03) Melalui Sintering dan

Karakterisasi Struktur dan Dielektrisitas. Malang : Universitas

Negeri Malang

Parno. 2006. Modul Pendamping I Mata Kuliah Fisika Zat Padat Bab I

Struktur Kristal. Malang : Universitas Negeri Malang

Page 18: SINTESIS SENYAWA PEROVSKIT Ba1-xSrxTiO3 (x = 0,0; 0,03) MELALUI SINTERING DAN KARAKTERISASI STRUKTUR DAN DIELEKTRISITAS

Parno. 2000. Diktat Kristalografi. Malang : Universitas Negeri Malang

VII. LAMPIRAN

Gambar penentuan di elektrisitas