FABRIKASI DAN KARAKTERISASI PANDU GELOMBANG PLANAR POLIMER TERKONJUGASI

Film tipis polimer terkonjugasi memegang peranan yang sangat penting dalam perkembangan berbagai piranti fotonik masa depan seperti untuk integrated optics, laser, LED, sel surya, transistor organik dan divais optik nonlinier. Pandu gelombang planar sangat cocok dikembangkan untuk integrated optics (10), karena mudah difabrikasi dan merupakan optoboard bagi piranti fotonik di atas. Film tipis untuk pandu gelombang planar harus transparan, mempunyai indeks bias dan ketebalan yang homogen, mempunyai permukaan yang halus serta memiliki koefisien waveguide loss ag, < 1 dB/cm. Mendapatkan film tipis yang berkualitas baik merupakan syarat utama untuk aplikasi, sehingga berbagai upaya dilakukan agar kinerja piranti fotonik optimal. Teknik spin-coating merupakan salah satu teknik yang sangat cocok untuk pembuatan pandu gelombang planar dengan kualitas optik yang baik.

Optimalisasi parameter-parameter spin-coating untuk memperoleh film tipis berkualitas optik yang baik telah dilakukan pada tahun I yang menghasilkan emphirical rule dari spin-coating fim tipis polimer polistiren (PS), polyvinyl carbazole (PVK) dan poly[2 methoxy 5(2 ethylhexyloxy)1,4 phenylenevinylene] (MEH-PPV). Hasilnya digunakan dalam fabrikasi pandu gelombang planar yang dilaksanakan pada tahun II.Penelitian ini bertujuan untuk memperoleh pandu gelombang planar dengan kerataan permukaan yang keeil, morfologi permukaan yang homogen dan koefisien waveguide loss ag?. < 1 dB/cm. Tahapan eksperimen adalah fabrikasi pandu gelombang planar, pengukuran koefisien agW dan pengukuran kerataan atau morfologi permukaan film tipis dari polimer PS, PVK dan MEH-PPV.

Koefisien waveguide loss merupakan parameter krusial untuk menentukan apakah polimer dapat digunakan untuk aplikasi pandu gelombang planar atau tidak. Koefisien ini dipengaruhi oleh ketebalan, kerataan atau morfologi permukaan film dan panjang gelombang cahaya yang digunakan. Tujuan lainnya adalah untuk menghasilkan korelasi antara agw dengan kerataan dan morfologi permukaan film tipis.Metoda penelitian yang digunakan dalam penelitian ini adalah metoda eksperimen. Fabrikasi film tipis dan pandu gelombang planar dilakukan dengan teknik spin coating menggunakan emphirical rule yang diperoleh dari penelitian Tahun 1. Karakterisasi film tipis yang dilakukan adalah pengukuran ketebalan (d), kerataan permukaan (Ra) dengan alpha-step profilometer, spektroskopi UV-Vis, koefisien waveguide loss (Cl.gw) dan morfologi permukaan dengan teknik Scanning Electron Microscopy (SEM). Untuk pengukuran CL.gw dilakukan set?up alat pengukuran menggunakan teknik prisma kopler di Laboratorium Fisika Material, Jurusan Fisika Universitas Padjadjaran. Hasil pengukuran CL.gw dianalisa dengan hasil pengukuran kerataan dan morfologi penukaran film tipis, untuk memperoleh korelasi diantara kedua parameter diatas. Hasil pengukuran koefisien waveguide loss, menunjukkan bahwa polimer polistiren yang dibuat dengan pelarut toluen memiliki koefisien Cl.gw < 1 dB/cm.

Nilai ini berkaitan dengan kerataan permukaan (Ra) yang kecil. Pandu gelombang planar PVK yang dibuat dengan pelarut klorobenzen menghasilkan permukaan yang halus, sehingga nilai Cl.gw <1 dB/cm. Sedangkan film tipis PVK yang dibuat dengan pelarut DMF, kerataan permukaan film dan koefisien Cl.gw bergantung pada temperatur proses spin-coating. Temperatur optimum yang menghasilkan nilai Ra yang kecil dan Cl.gw < 1 dB/cm adalah sekitar 50?C. Sifat optik, koefisien waveguide loss dan morfologi permukaan film tipis MEH-PPV bergantung pada jenis pelarut yang digunakan, yaitu toluen, klorofom dan tetrahidrofuran (THF). Pelarut klorofom dan toluen menghasilkan morfologi permukaan yang homogen, sedangkan pelarut THF membentuk aggregat dalam film, sehingga morfologi permukaannya berbentuk tekstur. Akibatnya nilai koefisien waveguide loss juga bergantung pada jenis pelarut. Film tipis MEH?PPV dari pelarut toluen dan kloroform memiliki nilai CL.gw < 1 dB/cm, sehingga cocok untuk aplikasi pandu gelombang planar.

SebaIiknya, film tipis MEH-PPV yang dibuat dengan pelarut THF memiliki nilai CL.gw 23 dB/cm, film ini tidak dapat digunakan untuk pandu planar. Konsentrasi larutan juga mempengaruhi sifat optik dan morfologi permukaan film tipis untuk jenis pelarut kloroform dan THF, sedangkan pelarut toluen menghasilkan film tipis dengan sifat optik dan morfologi permukaan yang sama walaupun konsentrasi larutan berbeda. Secara umum dapat disimpulkan bahwa koefisien waveguide loss CL.gw berbanding lurus dengan kerataan dan morfologi permukaan film tipis. Jenis pelarut dan konsentrasi larutan juga akan mempengaruhi sifat-sifat optik dan morfologi permukaan film tipis, yang pada akhirnya akan mempengaruhi kinerja piranti optoelektronik yang berbasis film tipis, khususnya dari material polimer terkonjugasi. Hasil penelitian ini diharapkan dapat dijadikan untuk fabrikasi piranti fotonik berbasis pandu gelombang planar, seperti laser, LED, sel surya dan piranti optik nonlinier.