Cara mengkarakterisasi kristal tunggal

v  Untuk karakterisasi Kristal tunggal

1.      Pencitraan 2D dan 3D OBIV (Optical beam induced voltage) merupakan tahapan penting untuk meneliti sensor berbsis lapis tipis. Penggunaan alat ini biasanya menggunakan LSM (Laser Scanning Microscopy) dengan teknologi tinggi. Cara kerja dari alat ini adalah dengan merekam sinyal tanggapan dari sensor fotoresistor. Cahaya yang jatuh pada fotoresistor dikonsentrasikan dengan dimensi yang lebih kecil dibandingkan dengan dimensi lateral fotoresistor dan selanjutnya tanggapan fotoresistor direkam sesuai dengan koordinat cahaya. OBIV ini hampr sama dengan SEM. LSM dan SEM diperlukan dalam laboraturium intrumentasi untuk menganalisis homgenitas sensor yagng terbuat dari lapis tipis. Dengan menggunakn laser yang dapt diketahui bagain sensor yang aktif dan tidak aktif sesuai dengan homogenitas resistansi local dari bahan superkonduktor.

Cara kerjanya:

a.       Laser mengenai sensor yang dikarakterisasi pada posisi tertentu, suhu local dan sensor tersebaut langsung naik yang mengakibatkan kenaikan resistant local dari sensor yang diuji. Kenaikan nilai resistans akan mengakibatkan perubahan nilai tegangan keluaran dari sensor (δV) yang direkam sesuai dengan posisinya (x dan y).

b.      OBIV ini tersusun melalui tiga tahapan penting, yaitu realisasi sistem optik, sistem mekanis, dan system pengkondisian sinyal . Sistem optik dimaksudkan untuk menghasilkan sumber cahaya yang mempunyai diameter pancaran kecil (< 1 mm). Sistem optik ini dapat menggunakan sumber cahaya berupa LED (Light Emitting Diode) yang dirangkaikan dengan lensa cembung. Sistem ini menghasilkan diameter pancaran>500μm. Untuk mendapatkan diameter yang lebih kecil dan terkonsentrasi, LED tersebut diganti oleh laser dioda sehingga menghasilkan cahaya yang lebih focus dengan diameter ~350μm (Gambar 2a dan 2b)

c.       Sistem mekanis berfungsi untuk melakukan pemindaian untuk pengambilan data. Sistem ini dilakukan dengan cara manual sehingga mempunyai resolusi pemindaian sebesar 1000μm. Bagian terakhir adalah pengkondisian sinyal yang berfungsi mencatu daya fotoresistor sehingga menghasilkan keluaran berupa tegangan sesuai dengan tujuan pencitraan OBIV.

2.      HRTM

High Resolution TEM (HRTEM) adalah alat untuk menembus bayangan bagaimana

secara langsung memproyeksikan dua dimensi kristal. Tentu dengan catatan jika proyeksi dua dimensi memiliki indek rendah sedingga atom dapat ditembus. Prinsip kerjanya Mempertimbangkan ketipisan kristal dengan indeks rendah yang akan ditembus oleh

sinar elektron. Semua kisi disusun paralel untuk memudahkan sinar elektron keluar dari

posisi Bragg dan mengalami difraksi pada berkas sinar primer. Poa difraksi bersifat trasmisi fourier potensial periodik untuk elektron dalam dua dimensi. Pada lensa objektif sinar di difrasikan dan sinar primer menerobos menuju lapisan; interferensi mereka kemungkinan mengalami transformasi balik dan menetukan pada gambar potensial periodic. Gambar terang dan gelap meupakan gambaran aktual yang akan dikatakan oleh hasil HRTEM, dua jenis bulatan halus diperlihatkan olh ke dua gambar di atas. Memperlihatkan bagian yang tidak jelas dari sejumlah poin yang tidak terang. Bulatan kuninglebih menunjukkan bulatan yang dapat direkam oleh HRTEM.

Gambar 3.

Gambar di bawah ini menunjukkan proyeksi kisi yang tersusun oleh sudut

kristalseperti diperjelas oleh gambar insert. Memerhatikan prosedur di atas sesungguhnya mengioperasikan HRTEM amat mudah,

kecuali hanya megatur kontras cahaya.

3.      XRD

Difraksi sinar-X didasarkan pada interferensi konstruktif dari sinar-X monokromatik dan sampel kristal.. Sinar-X dihasilkan oleh tabung sinar katoda, disaring untuk menghasilkan radiasi monokromatik, ollimated untuk berkonsentrasi, dan diarahkan ke sampel.nteraksi sinar insiden dengan sampel menghasilkan interferensi konstruktif (dan sinar terdifraksi) ketika kondisi memenuhi Hukum Bragg (n λ = 2 d sin θ).. Hukum ini berkaitan dengan panjang gelombang radiasi elektromagnetik untuk sudut difraksi kisi dan jarak dalam sampel kristal. Ini difraksi sinar-X kemudian terdeteksi, diproses dan dihitung. Dengan mengubah geometri dari sinar insiden, orientasi kristal berpusat dan detektor, semua arah yang mungkin difraksi kisi harus dicapai.

X-ray difraktometer terdiri dari tiga elemen dasar, sebuah tabung sinar-X, pemegang sampel, dan sebuah detektor sinar-. Sinar-X dihasilkan dalam tabung sinar katoda dengan memanaskan filamen untuk menghasilkan electron mempercepat elektron menuju target dengan menerapkan tegangan, dan dampak dari elektron dengan bahan target.

Ketika elektron memiliki energi yang cukup untuk mengeluarkan elektron kulit dalam dari bahan target, karakteristik spektrum sinar-X yang dihasilkan. Spektrum ini terdiri dari beberapa komponen, yang paling umum dan _{β α} K K. K _α consists, in part, of K _{α 1} and K _{α 2} . K _α terdiri, di bagian, K _{α 1} dan _{α 2} K.. K _{α 1} memiliki panjang gelombang sedikit lebih pendek dan dua kali intensitas sebagai K _{α 2.}. Panjang gelombang spesifik karakteristik dari bahan target. Filtering, by foils or crystal monochrometers, is required to produce monochromatic X-rays needed for diffraction. Penyaringan, dengan foil atau monochrometers kristal, diperlukan untuk menghasilkan sinar-X monokromatik yang diperlukan untuk difraksi. K _{α 1} and K _{α 2} are sufficiently close in wavelength such that a weighted average of the two is used. K _{α 1} dan _{α 2} K yang cukup dekat dalam panjang gelombang sehingga rata-rata tertimbang dari dua digunakan. Molybdenum is the most common target material for single-crystal diffraction, with MoK _α radiation = 0.7107 Å . Molibdenum merupakan bahan target yang paling umum untuk difraksi kristal tunggal, dengan Mok _α = 0,7107 Å radiasi. These X-rays are collimated and directed onto the sample. Sinar-X yang collimated dan diarahkan ke sampel. Ketika geometri dari peristiwa sinar-X menimpa sampel memenuhi persamaan Bragg, interferensi konstruktif terjadi. Detektor Sebuah catatan dan proses ini sinyal X-ray dan mengkonversi sinyal ke tingkat hitungan yang kemudian output ke perangkat seperti printer atau monitor komputer. Sinar-X juga dapat diproduksi menggunakan synchotron, yang memancarkan sinar lebih kuat.

 

v  Struktur NaCl

Nacl memiliki struktur lewis yaitu pemakaian electron secara bersamaan dalam suatu ikatan. Mengapa senyawa NaCl selalu strukturnya tetap? Karena suatu electron untuk tidak akan berpindah bila sifatnya sudah memenuhi sifat octet dan duplet. Na memiliki electron valensi 11 (melepas 1 elektron) Cl memiliki 18 elektron valensi (menerima 1 elektron), dan selanjutnya akan tarik-menarik. NaCl merupakan Ikatan elektrostatik antara kation (ion positif) dan anion (ion negatif),seperti  dalam natrium khlorida, NaCl, disebut dengan ikatan ionik. Karena muatan elektrik total senyawa harus nol, muatan listrik kation dan anion harus sama. Ada sumbangan parsial ikatan kovalen bahkan dalam senyawa ionik, dan ion-ionnya tidak harus terikat satu sama lain melalui interaksi elektrostatik saja.

 

v  Ikatan kimia dan orbital kaitannya dengan struktur.

Ikatan kimia, ikatan kimia bisa terjadi karena penggunaan electron secara bersama-sama sehingga atom tersebut tetap terkombinasi dalam kesenyawaan. Ikatan kimia itu sendiri banyak macamnya. Teori orbital molekul (Bahasa Inggris: Molecular orbital tehory), disingkat MO, menggunakan kombinasi linear orbital-orbital atom untuk membentuk orbital-orbital molekul yang menrangkumi seluruh molekul. Semuanya ini seringkali dibagi menjadi orbital ikat, orbital antiikat, dan orbital bukan-ikatan. Orbital molekul hanyalah sebuah orbital Schrödinger yang melibatkan beberapa inti atom. Jika orbital ini merupakan tipe orbital yang elektron-elektronnya memiliki kebolehjadian lebih tinggi berada di antara dua inti daripada di lokasi lainnya, maka orbital ini adalah orbital ikat dan akan cenderung menjaga kedua inti bersama. Jika elektron-elektron cenderung berada di orbital molekul yang berada di lokasi lainnya, maka orbital ini adalah orbital antiikat dan akan melemahkan ikatan. Elektron-elektron yang berada pada orbital bukan-ikatan cenderung berada pada orbital yang paling dalam (hampir sama dengan orbital atom), dan diasosiasikan secara keseluruhan pada satu inti. Elektron-elektron ini tidak menguatkan maupun melemahkan kekuatan ikatan.

 

Keterangan Transfer Elektron dan Ikatan Ionik

1. Ikatan ini terjadi ketika ada perbedaan tendensi yang sangat besar dari atom untuk melepas atau menangkap elektron
2. Perbedaan terjadi antara logam yang reaktif (gol 1A) dan non logam (gol 7A dan 6A atas)
3. Atom logam (IE rendah) kehilangan satu atau dua elektron valensi, sementara atom non logam (EA sangat negatif) menangkap elektron
4. Terjadi transfer elektron antara logam dan non logam membentuk ion dengan konfigurasi gas mulia

Gaya elektrostatik antar ion positif dan negatif membentuk susunan padatan ionik dengan rumus kimia menunjukkan rasio kation terhadap anion (rumus empiris)

Keterangan Sharing Elektron dan Ikatan Kovalen:

n  Ikatan ini terjadi manakala terjadi perbedaan kecil pada tendensi untuk melepas atau menangkap elektron sehingga terjadi sharing elektron

n  Tipe ikatan ini umum terjadi antar atom non logam (logam juga bisa berikatan kovalen)

n  Tiap-tiap atom non logam mempertahakan elektron masing-masing dan mencoba menarik elektron atom lain

n  Gaya tarik masing-masing atom terhadap elektron valensi lawannya membuat kedua atom berikatan

n  Pasangan elektron sharing (pakai bersama) dianggap terlokalisasi diantara kedua atom

n  Ikatan ini menghasilkan molekul-molekul yang terpisah dan merefleksikan rumus kimia sebenarnya (rumus molekul)

Contoh ikatan logam