Mengenal Material Ferrolektrik ..

Teguh Yoga Raksa (2008)

"Keingintahuan mendorong kita untuk mencoba menemukan sesuatu yang menjadi rahasia alam, rahasia yang berada diluar pengertian kita, yang tidak berguna untuk kita dan kita tidak seharusnya berharap untuk belajar" (Agustine of Hippo, Orang kristen suci )

Penelitian feroelektrik telah dikembangkan sejak tahun 1960, karena bahan tersebut dapat dimanfaatkan untuk berbagai keperluan seperti sensor, mikroelektronika dan lain-lain, bahkan diprediksikan dapat melebihi keunggulan bahan ferromagnetik dalam hal penyimpanan memori ( Umiati dkk.,2000).

Salah satu kelebihan bahan ferroelektrik adalah kemampuan mengubah polarisasi internal dengan menggunakan medan listrik yang sesuai dan polarisasi spontan dari material tersebut. Polarisasi spontan sangat menentukan kualitas bahan tersebut. Berbagai macam bahan ferroelektrik telah ditemukan seperti BaTiO3, PbTiO3, NH4HSO4 dan lain sebagainya . Salah satu bahan ferroelektrik yang banyak mendapat perhatian akhir-akhir ini adalah jenis Lead Zirconate Titanate, PbZr1-xTixO3.

Bahan ferroelektik terdiri dari senyawa kimia yang kompleks, sampai saat ini sudah hampir 100 senyawa inorganik ferroelektrik, senyawa yang sederhana misalnya NH4HSO4 (Monoklinik), KH2PO4 (Orthorombik) dan BaTiO3 (Tetragonal).

Material elektronik khususnya dielektrik yang mempunyai polarisasi spontan serta mempunyai kemampuan mengubah polarisasi internal dengan menggunakan medan listrik yang sesuai, dikenal dengan material ferroelektrik. Pada tahun 60-an sampai 70-an bahan ferroelektrik lebih banyak dibuat dalam bentuk kristal tunggal maupun Bulk. Penggunaan film tipis ferroelektrik sebagai memori banyak keuntungannya dibanding sistem magnetik. Sistem magnetik hanya mampu menyimpan 105 bit/cm2, sedangkan memori terbuat dari ferroelektrik menyimpan hingga 108 bit/cm2. Salah satu contoh ferroelektrik adalah Lead Zirconate Titanate, PbZr1-xTixO3, material ini sangat luas penggunaannya dalam bentuk keramik polikristalin dan banyak digunakan dalam berbagai bidang industri. Dalam divais piezoelektrik PZT digunakan sebagai filter, resonator, aktuator.

Ketika temperatur ferroelektrik lebih rendah dari fase material paraelektrik ke ferrolektrik tanpa dikenai medan listrik luar , jumlah momen dipol mendekati nol meskipun setiap unit sel terpolarisasi secara spontan. Momen dipol dengan polarisasi P dan volume V adalah PV dan total momen dipol bahan dapat ditentukan jika volume domain diketahui yaitu , dengan jumlah untuk semua domain.

Kuat tidaknya polarisasi ferroelektrik tidak hanya tergantung pada medan listrik luar tetapi tergantung pada kondisi polarisasi sebelumnya. Fenomena ini dikenal dengan histerisis listrik.
Sifat domain ferrolektrik keramik lead zirconate titanate (PbZr1-x Tix O3 - PZT) telah diteliti dengan menggunakan mikroskop elektron transmisi (TEM) bahwa pada komposisi x = 0.06 sampai x = 0.45 berada pada fase rombohedral (Ricote, Whatmore and Barber ,1999).

Metode penumbuhan film tipis PZT diantaranya Chemical Vapor Depotition (CVD), Pulse Laser Ablation Depotition (PLAD), Solution Gelation (Sol-Gel) dan sputtering. Metode sputtering adalah metode yang memiliki keunggulan dibanding metode lainnya, yaitu laju deposisi yang besar, struktur stokiometri yang mudah dikendalikan serta dapat dilakukan dalam temperatur rendah atau tinggi, penggunaan DC unbalanced magneton sputtering berguna untuk menghindarkan resputtering oksigen yang dapat merusak kualitas film yang dihasilkan (Umiati dkk., 2000).

bersambung..