FABRIKASI KRISTAL FOTONIK ASIMETRIK SATU DIMENSI DENGAN DEFEK GEOMETRIS TAHYUDI

Transkripsi

1 FABRIKASI KRISTAL FOTONIK ASIMETRIK SATU DIMENSI DENGAN DEFEK GEOMETRIS TAHYUDI DEPARTEMEN FISIKA FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM INSTITUT PERTANIAN BOGOR 28

2 Tahyudi (G741328). FABRIKASI KRISTAL FOTONIK ASIMETRIK SATU DIMENSI DENGAN DEFEK GEOMETRIS. Dibimbing oleh Mahfuddin Zuhri, M.Si dan Mamat Rahmat S.Si Abstrak Telah berhasil difabrikasi kristal fotonik asimetrik multilayer dengan defek geometris di atas subtrat berupa lensa BK7, FDS.9, N.BAF 1 dan gelas monitor dengan indeks bias berbedabeda dengan menggunakan metode electron beam evaporation. Hasil fabrikasi dikarakterisasi menggunakan Spektrofotometer UV-Vis 121 untuk menganalisis spektrum transmisi, lebar dan posisi band pass. Hasil karakterisasi spektrum transmisi menunjukkan munculnya penomena band pass. Lebar dan posisi band pass memiliki kesamaan dengan hasil teori. Dari hasil fabriksi juga dibuat devais kristal fotonik untuk menguji sifat sensing dari piranti kristal fotonik. Variasi sampel yang digunakan untuk menguji sifat sensing yaitu jenis larutan (gula dan garam) dan konsentrasi larutan gula. Hasil uji sensing menunjukkan pada konsentrasi sama larutan gula dan garam menghasilkan bentuk spektrum transmisi yang sama tetapi berbeda nilai transmitansinya untuk setiap panjang gelombang terutama pada transmitansi puncak band pass. Pada variasi konsentrasi larutan gula menunjukkan perubahan konsentrasi mengakibatkan perubahan transmitansi puncak band pass. Kata kunci : kristal fotonik, defek, electron beam evaporation, band pass.

3 FABRIKASI KRISTAL FOTONIK ASIMETRIK SATU DIMENSI DENGAN DEFEK GEOMETRIS Skripsi Sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar Sarjana Sains pada Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Institut Pertanian Bogor Oleh : Tahyudi G DEPARTEMEN FISIKA FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM INSTITUT PERTANIAN BOGOR 28

4 Judul : Fabrikasi Kristal Fotonik Asimetrik Satu Dimensi dengan Defek Geometris Nama : Tahyudi NRP : G Menyetujui, Pembimbing I Pembimbing II Mahfuddin Zuhri,M.Si NIP Mamat Rahmat, S.Si. Mengetahui, Dekan Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Institut Pertanian Bogor Dr. Drh. Hasim, DEA NIP Tanggal Lulus :

5 RIWAYAT HIDUP Penulis dilahirkan di Jakarta pada tanggal 21 Desember 1982 dari pasangan Bapak Mausin dan Ibu Minah. Penulis merupakan putra keempat dari lima bersaudara. Tahun 23 penulis lulus dari SMUN 49 Jakarta dan pada tahun yang sama diterima di Institut Pertanian Bogor, Program Studi Fisika, Departemen Fisika, Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam. Selama mengikuti perkuliahan, penulis pernah aktif sebagai staff divisi Departemen Pengembangan Sumber Daya Manusia DKM Al Hurriyyah periode 23-24, Ketua Departemen Kerohanian Himpunan Mahasiswa Fisika periode 24-25, Ketua Departemen Pengembangan Sumber Daya Manusia Lembaga Dakwah Fakultas SERUM G. Penulis pernah menjadi Asisten Pendidikan Agama Islam pada tahun 26.

6 i KATA PENGANTAR Assalamu alaikum Wr. Wb. Puji syukur penulis panjatkan kehadirat Allah SWT, atas Rahmat dan Ridho-Nya penulisan skripsi ini dapat diselesaikan. Sholawat serta Salam tercurah kepada Rasulullah SAW. Skripsi ini berjudul : Fabrikasi Kristal Fotonik Asimetrik I D dengan Defek Geometri sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar Sarjana Sains (S.Si) pada Departemen Fisika Institut Pertanian Bogor. Penulis mengucapkan terima kasih kepada Bapak Mahfudin Zuhri M.Si, Dr. Husin Alatas,Dr.Akhiruddin Maddu M.Si dan Bapak Mamat Rahmat, S.Si yang telah memberikan dukungan sebagai pembimbing dalam mengerjakan skripsi ini.ucapan terima kasih juga penulis sampaikan kepada Kepala Departemen Fisika IPB dan Pimpinan PT. Honoris Industry atas kesempatan yang diberikan untuk dapat melaksanakan penelitian ini. Penulis menyadari bahwa skripsi ini masih jauh dari sempurna, untuk itu saran dan koreksi dari semua pihak akan sangat berguna untuk perbaikan penulisan skripsi ini. Wassalamu alaikum Wr. Wb. Bogor, April 28 Tahyudi

7 ii DAFTAR ISI Halaman KATA PENGANTAR... DAFTAR ISI... DAFTAR GAMBAR... DAFTAR TABEL... DAFTAR LAMPIRAN... i ii iii iv iv PENDAHULUAN... 1 Latar Belakang... 1 Tujuan Penelitian... 1 TINJAUAN PUSTAKA... 1 Persamaan Gelombang EM pada kristal fotonik Satu Dimensi (1 D)... 1 Pemantulan dan Pembiasan Gelombang Datar... 2 Pemantulan pada Hukum Bragg 2 Reflektansi dan Transmitansi... 2 Kondisi Quarter-Wave Stack... 2 Kristal Fotonik 1 D tanpa Defek... 3 Kristal Fotonik 1 D dengan Satu Defek Geometri Simetrik Pengaruh lebar defek terhadap band pass... 4 Kristal fotonik 1 D dengan Satu Defek Geometri Asimetrik... 5 Pengaruh indeks bias medium background terhadap band pass... 5 Material coating (MgF 2 dan ZrO 2 )... 7 Metode Deposisi Electron Beam Evaporation... 7 Spektroskopi UV-Vis... 8 METODOLOGI PENELITIAN... 9 Tempat dan Waktu Penelitian... 9 Bahan dan Alat... 9 Persiapan Subtrat... 9 Persiapan Deposisi... 1 Proses Deposisi... 1 Karakterisasi Spektrum Tranmisi, Lebar dan Posisi Band Pass Piranti Kristal Fotonik Multilayer... 1 Pembuatan Device Kristal Fotonik... 1 Uji Sifat Sensing Piranti Kristal Fotonik HASIL DAN PEMBAHASAH Hasil Karakterisasi Spektrum Transmisi, Lebar dan Posisi Band Pass Piranti Kristal Fotonik Multilayer Hasil Uji Sifat Sensing Piranti Kristal Fotonik KESIMPULAN DAN SARAN Kesimpulan Saran DAFTAR PUSTAKA LAMPIRAN... 16

8 iii DAFTAR GAMBAR Halaman Gambar 2.1 Pemantulan dan pembiasan gelombang datar... 2 Gambar 2.2 Struktur kristal fotonik 1D sederhana tanpa defek... 3 Gambar 2.3 Selang frekuensi band gap pada kurva transmitansi... 4 Gambar 2.4 Struktur kristal fotonik 1D sederhana dengan satu defek geometris simetrik Gambar 2.5 Fenomena band pass pada kurva transmitansi... 4 Gambar 2.6 Kurva transmitansi 1D finite dengan satu defek geometris simetrik, N = M = 4. Grating terdiri atas dua lapis: GaAs ( n = ) ZnTe ( n = ) dan untuk kasus normal incident dan polarisasi TE-TM dengan nilai m bervariasi: (a). (b) (c) Gambar 2.7 Struktur kristal fotonik 1D sederhana dengan satu defek geometris asimetrik... 5 Gambar 2.8 Kurva transmitansi 1D finite dengan N = M = 4 dengan satu defek geometris asimetrik. Grating terdiri atas dua lapis (bilayer): ( n ) dan ZnTe ( n 78 ) GaAs = 3, 1 61 n 2 = 2. dengan variasi nilai untuk sudut datang... 6 Gambar 2.9 Kurva transmitansi 1D finite dengan N = M = 4 dengan satu defek geometris asimetrik. Grating terdiri atas dua lapis (bilayer): GaAs ( n 61) dan ZnTe ( n 78 ) untuk sudut datang 45 Gambar 2.1 Hubungan 1 = 3, n 2 = 2. dengan variasi nilai : (a). 1 (b) (c) n terhadap T untuk sistem kristal satu defek geometris asimetrik. GaAs ( n = ) dan ZnTe ( n = ) ω = ω dan sudut datang: (a) dan (b) saat Gambar 2.11 Gambar mesin electron beam evaporation bagian luar... 8 Gambar 2.12 Gambar mesin electron beam evaporation bagian dalam... 8 Gambar 2.13 Skema sebuah spektrofotometer UV-Vis... 9 Gambar 2.14 Skema sebuah monokromator dengan kisi refleksi... 9 Gambar 3.1 Diagram alir penelitian... 9 Gambar 3.2 Letak subtrat pada yatoi dan dome dalam chamber... 1 Gambar 3.3 Model Struktur kristal fotonik multilater yang dideposisi dengan metode electron beam evaporation... 1 Gambar 3.4 Gambar Spektrofotometer UV-Vis Gambar 3.5 Model Device Kristal Fotonik Gambar 3.6 Set up pengukuran sifat sensing piranti kristal fotonik Gambar 4.1 Hasil pengukuran spektrum transmitansi piranti kristal fotonik multilayer, ulangan 1 dan 2 serta hasil simulasi Gambar 4.2 Hasil pengukuran spektrum transmitansi piranti kristal fotonik multilayer indeks bias subtrat 1.5, 1.52, 1.67, Gambar 4.3 Kurva indeks bias subtrat terhadap transmitansi puncak band pass Gambar 4.4 Hasil pengukuran spektrum transmitansi piranti kristal fotonik multilayer posisi subtrat pada yatoi dan dome Gambar 4.5 Hasil pengukuran sifat sensing piranti kristal fotonik variasi sampel larutan gula 2 M dan garam 2 M Gambar 4.6 Hasil pengukuran sifat sensing piranti kristal fotonik sampel larutan gula 1 M, 1.25 M, 1.5 M, 1.75 M, 2 M, 2.25 M dan 2.5 M Gambar 4.7 Kurva hubungan konsentrasi terhadap transmitansi puncak band pass untuk larutan gula... 13

9 iv DAFTAR TABEL Halaman Tabel 4.1 Hasil pengukuran indeks bias real material penyusun piranti kristal fotonik DAFTAR LAMPIRAN Halaman Lampiran 1. Hasil pengukuran spektrum transmitansi piranti kristal fotonik multilayer subtrat BK7 (n=1.52) ulangan Lampiran 2. Hasil pengukuran spektrum transmitansi piranti kristal fotonik multilayer subtrat BK7 (n=1.52) ulangan Lampiran 3. Hasil pengukuran spektrum transmitansi piranti kristal fotonik multilayer subtrat Gelas Monitor (n=1.5) Lampiran 4. Hasil pengukuran spektrum transmitansi piranti kristal fotonik multilayer subtrat FDS.9 (n=1.8)... 2 Lampiran 5. Hasil pengukuran spektrum transmitansi piranti kristal fotonik multilayer subtrat N.BAT.1 (n=1.67) Lampiran 6. Uji sensing Larutan Garam 2 M Lampiran 7. Uji sensing Larutan Gula 2 M Lampiran 8. Uji sensing Larutan Gula 1 M Lampiran 9. Uji sensing Larutan Gula 1.25 M Lampiran 1. Uji sensing Larutan Gula 1.5 M Lampiran 11. Uji sensing Larutan Gula 1.75 M Lampiran 12. Uji sensing Larutan Gula 2 M Lampiran 13. Uji sensing Larutan Gula 2.25 M Lampiran 14. Uji sensing Larutan Gula 2.5 M... 3

10 1 PENDAHULUAN Latar Belakang Photonic crystal (PC) merupakan struktur medium dielektrik yang periodik, terdiri dari susunan dua atau lebih bahan dielektrik dan bahan non-dispersif dengan indeks bias refraksi berbeda serta ketebalan dalam orde panjang gelombang operasi. Perambatan radiasi gelombang elektromagnetik (EM) pada medium periodik memiliki sifat-sifat yang menarik dan fenomena yang bermanfaat seperti munculnya pita terlarang atau photonic band gap (PBG) pada selang frekuensi tertentu. Photonik band gap terjadi jika gelombang EM datar yang kontinu masuk ke struktur PC. Sebagian gelombang tersebut direfleksikan oleh setiap lapisan batas medium dielektrik yang berbeda, dan setiap gelombang yang direfleksikan sefase dan saling bertumpangan sehingga terjadi interferensi konstruktif pada gelombang refleksinya serta menyebabkan pemantulan total pada selang panjang gelombang disekitar panjang gelombang operasinya. (Mayditia.H,25) Pada PC, selain menghasilkan PBG dapat juga menghasilkan transmitansi penuh di dalam PBG (band bass) untuk struktur kristal yang diberi defek. Ketika struktur kristal diberi defek, foton yang berasal dari pancaran gelombang EM akan terlokalisasi di sekitar cacat, menimbulkan peningkatan medan yang besar (Gilles,24). Akibatnya terbentuk mode resonansi di dalam PBG dimana frekuensi gelombang EM datar yang datang sama dengan frekuensi mode cacat kristalnya, sehingga mengakibatkan band bass. Lebar dan posisi band pass ini ternyata sangat bergantung pada karakteristik material (indeks bias) dan geometri (lebar) lapisan defeknya. Pada kristal fotonik dengan satu defek geometri, pengaruh indeks bias medium background (n ) sangat sensitif terhadap transmitansi band pass, sehingga pemilihan indeks bias medium background dapat digunakan untuk aplikasi sensor terutama untuk karakterisasi material berupa fluida (gas atau cair). Mekanisme yang mungkin digunakan adalah dengan menempatkan PC dalam lingkungan yang ingin diketahui subtansi fluida penyusunnya melalui indeks bias yang terukur oleh system sensor dan tranduser. ( Negara, T.P,26). Tujuan Penelitian 1. Membuat piranti kristal fotonik asimetrik yang terdiri dari 1 layer, tersusun dari material MgF 2 dan ZrO 2 dengan defek geometri, dibuat dengan metode Elektron Beam Evaporation. 2. Menganalisis spektrum transmitansi, lebar dan posisi band pass piranti kristal fotonik asimetrik. 3. Membuat devais kristal fotonik dan menguji sifat sensingnya yang dapat diamati dari perubahan transmitansi puncak band pass pada panjang gelombang operasi karena variasi konsentrasi atau jenis dari sampel. TINJAUAN PUSTAKA Persamaan Gelombang EM pada Kristal Fotonik Satu Dimensi (1 D) Gelombang EM yang masuk ke kristal fotonik, terdri dari tiga bagian; yakni gelombang yang masuk dari medium background, gelombang yang menyebar dalam kristal dan gelombang yang keluar ke medium background.(sulistiyo.b, 26). Gelombang EM yang tiba pada bidang batas kristal fotonik (misalnya n 1 dan n 2 ), pada umumnya akan terbagi menjadi dua gelombang, yakni gelombang bias yang terus bergerak ke dalam medium dua (n 2 ) dan gelombang pantul yang bergerak kembali ke dalam medium satu (n 1 ). Persamaan gelombang datang, gelombang pantul, dan gelombang bias untuk medan listrik masing-masing dapat diungkapkan oleh gelombang datar harmonis monokromatik berikut ini: i( ωt ki. r) i( ωt kr. r) i( ωt kt. r) Ee, E e, Ee (1) i r t Persamaan (1) merupakan salah satu solusi persamaan gelombang elegtromagnetik untuk medan listrik yang diturunkan dari persamaan Maxwell yakni : 2 2 Hr (,) t µε 2 = (2) t Er (,) t yang solusinya: H( r, t) H i( ω t kr ) = e (3) Er (, t) E dengan H dan E merupakan vektor amplitudo medan magnet dan listriknya.

11 2 Pemantulan dan Pembiasan Gelombang Datar. Pemantulan dan pembiasan pada bidang batas dua medium dielektik yang berbeda adalah salah satu fenomena penting dalam optik. Jika gelombang EM dilewatkan pada dua medium dielektrik yang berbeda, maka syarat kontinuitas akan berlaku setiap saat, dan pada setiap titik di permukaan batas. Terlihat dari gambar 2.1. Ini menunjukkan berlakunya hubungan-hubungan sebagai berikut: 1. ω t = ω t = ω t, untuk setiap waktu t i sehingga: r e ω = ω = ω i r i. r = t 2. k r = k. r k. r Kondisi batas pada z=, faktor fase harus sama (Yonan.W, 25). Maka ' '' k. x) ( k. x) ( k. x ( z= = z= = ) z= Tiga vektor ruang yang terletak pada bidang harus memenuhi: k sinθ = k sinθ = k sinθ i i r r t t besarnya k = karena kedua gelombang i k r merambat dengan frekuensi sama dalam medium yang sama. Jadi θ = θ (4) i r nω k = sehingga c n1sinθi = n2sinθt (5) Persamaan (5) dikenal sebagai hukum Snellius. Gambar 2.1 Pemantulan dan pembiasan gelombang datar e Pemantulan pada Hukum Bragg Berdasarkan hukum Bragg, dua gelombang yang datang sefase dan membentuk sudut terhadap arah normal bidang dapat dituliskan melalui persamaan: m λ = 2a sinθ (6) dengan m = 1, 2, 3...(Omar, 1993) Persamaan (6) dapat berlaku pada kristal fotonik, dimana jarak antara satu lapisan medium dengan medium lainnya adalah sama (periodik) sehingga gelombang dengan panjang gelombang tertentu yang bersesuaian dengan periodisitas kristal akan dipantulkan sefase dan saling bertumpangan, maka akan terjadi interferensi konstruktif pada gelombang refleksinya, sehingga gelombang datang tidak dapat menembus kristal fotonik. Selang panjang gelombang datang yang terefleksi total disebut photonik band gap (PBG) (Takayama, 24). Reflektansi dan Transmitansi Reflektansi dan transmitansi dapat didefinisikan melalui persamaan : 2 n2 cosθ 2 2 R = r s dan T = t s (7) n1 cosθ1 dengan r s dan t s merupakan koefisien refleksi dan transmisi untuk masing-masing jenis gelombang. Untuk kasus insidensi normal maka berlaku θ 1 = θ 2 =, bidang datang menjadi tak terdefinisikan sehingga tidak lagi terdapat perbedaan antara komponen transverse electric (TE)dan transverse magnetic (TM) koefisien refleksi dan transmisi menjadi: r n1 n2 2 1 = s n + dan n t n = s n + (8) n 1 2 Kondisi Quarter-Wave Stack Ketebalan masing-masing lapisan medium (n 1 -n 2 ) dapat dipilih agar memenuhi kondisi quarter-wave stack yaitu: d λ 1 = dan 4n1 d λ 1 2 = sehingga kedua 4n2 lapisan tersebut memiliki panjang optik yang sama (n 1 d 1 =n 2 d 2 ). λ disebut panjang gelombang operasi dan merupakan pusat dari frekuensi PBG pertama yang terbentuk (untuk m=1, persamaan mλ = n L ), (9) dimana B 2 n eff eff dapat dinyatakan: adalah indeks bias efektif yang 2

12 3 n1 d1 + n2d 2 n eff = (1) L dan L adalah periodisitas kristal, yakni d 1 + d 2. λ sering dinyatakan dalam bentuk frekuensi 2πc cπ cπ ω = = = (11) λ 2n d 2n d dan jika dibandingkan dengan n eff 2 ω Bragg, untuk n 1 d 1 =n 2 d 2 dan didefinisikan dalam persamaan (1), maka frekuensi Bragg dapat disederhanakan menjadi cπ cπ ω Bragg = m = m (12) 2n1d1 2n2d 2 maka dari persamaan tersebut diperoleh ω Bragg = m ω, (13) dengan m=1, 3, 5, dst, untuk kasus quarterwave stack. Kristal Fotonik 1 D tanpa Defek (Cacat) Kristal fotonik 1 D tanpa defek yang paling sederhana terdiri dari dua bahan dielektrik transparan dengan indeks bias refraksi tinggi dan indeks refraksi rendah yang tersusun secara periodik. Perkembangan terbaru dalam teknik penumbuhan kristal, terutama melalui metode epitaksi molekular (molekular-beam epitaksi), memungkinkan dibuat suatu media periodik berlapis dengan periodisitas dan ketebalan terkontrol hinggga ukuran atomik (Yarif, 1983). n n n n1 Pada kasus kristak fotonik tanpa defek akan muncul fenomena band gap yang merupakan selang panjang gelombang yang tidak dapat menembus kristal fotonik. Ini dapat terjadi jika panjang gelombang datang memenuhi kondisi Bragg, yaitu : m λ = 2a sinθ (14) dengan m=1, 2,3,...( Omar, 1993) Kondisi Bragg dipenuhi oleh kristal fotonik, dimana jarak antara satu lapisan medium dengan medium lainnya adalah sama (periodik) sehingga gelombang dengan panjang gelombang tertentu yang bersesuaian dengan periodisitas kristal akan dipantulkan sefase dan saling bertumpangan (Takayama, 24). Perbedaan indeks refraksi yang cukup kontras memiliki peranan penting terhadap pembentukan PBG. Pertama : setiap lapisan batas kristal fotonik dengan perbedaan indeks refraksi yang lebih kontras cendrung untuk menghamburkan gelombang yang datang dari segala arah, sehingga PBG lebih mudah terbentuk. Kedua : semakin besar perbedaan indeks refraksi kedua medium, semakin sedikit jumlah lapisan kristal fotonik yang dibutuhkan untuk menghasilkan efek PBG. Setiap lapisan dari kristal fotonik dapat merefleksikan sebagian gelombang yang melaluinya. Jika setiap lapisan mampu merefleksi lebih banyak gelombang karena perbedaan indeks reflaksi yang besar, maka jumlah lapisan yang dibutuhkan untuk membentuk PBG akan lebih sedikit dibanding struktur dengan perbedaan indeks refraksi yang lebih kecil (Takayama, 24). Munculnya fenomena band gap pada kristal fotonik 1 D tanpa defek sangat dipengaruhi oleh parameter fisis, yakni sudut datang vektor propagasi terhadap arah normal bidang dan bentuk geometri kristal (indeks bias medium atau jumlah lapisan kristal). M front M back Gambar 2.2 Struktur kristal fotonik 1D sederhana tanpa defek

13 4 Gambar 2.3 Selang frekuensi band gap pada kurva transmitansi Kristal Fotonik 1 D dengan Satu Defek Geometri Simetrik. Struktur kristal fotonik yang memiliki satu defek geometri simetrik dapat diilustrasikan pada gambar 2.4 : Struktur kristal fotonik dengan satu defek geometris adalah memvariasikan lebar salah-satu layer dalam struktur kristal. Jika jumlah lapisan pada sebelah kiri defek (M) sama dengan jumlah pada sebelah kanan defek (N) dengan indeks bias pada ujung kiri dan kanan material adalah sama disebut strukturnya simetrik. Indeks bias pada lapisan cacat dapat dipilih sama dengan indeks bias lapisan pertama atau lapisan kedua. Pada kristal fotonik yang diberi defek dapat menyebabkan penomena band pass yaitu munculnya daerah transmisi tipis dalam PBG. Untuk jumlah lapisan N=M akan dihasilkan transmitansi dari bad pass yang bernilai satu. Bentuk dan posisi band pass dapat dipengaruhi oleh sudut datang vektor propagasi terhadap arah normal mediumθ, indeks bias medium background (n ), indeks bias medium 1 dan 2 (n 1, n 2 ), lebar defek (d c ) ataupun jumlah unit sell Bragg (N) n 2 Gambar 2.5 Fenomena band pass pada kurva transmitansi Pengaruh lebar defek terhadap band pass Pengaruh lebar defek (d c ) terhadap band pass dengan variasi nilai m sesuai dengan persamaan : λ d c = 2m (15) 4 ditunjukkan pada gambar 2.6 : Pada gambar 2.6.a, nilai dari m = sehingga d menjadi nol, yang berarti lebar dari salah satu layer yang memiliki indeks bias menjadi tidak simetris sehingga muncul band pass dengan transmitansi satu. Pada gambar 2.6.b, nilai dari m = Jika nilai tersebut dan nilai λ (untuk n 1 = 3,61) dimasukkan kedalam persamaan 15 akan didapatkan nilai D indeks = a yang berarti kristal fotonik c n 2 tidak berdefek sehingga band pass tidak muncul. Pada gambar 2.6.c, nilai dari m =.5 yang menghasilkan band pass dengan nilai transmitansi satu namun dengan posisi bergeser kekanan. Karena transmitansi untuk struktur defek geometris ditentukan oleh lebar cacat, maka pemilihan lebar cacat menjadi penting agar menghasilkan band pass tepat pada ω ( Negara, T.P,26). M D N Gambar 2. 4 Struktur kristal fotonik 1D sederhana dengan satu defek geometris simetrik.

14 5 Kristal fotonik 1 D dengan Satu Defek Geometri Asimetrik n n 2 N (a) (b) (c) Gambar 2. 6 Kurva transmitansi 1D finite dengan satu defek geometris simetrik, N = M = 4. Grating terdiri atas dua lapis: GaAs ( n = )dan ZnTe ( n 2. 2 = 78) untuk kasus normal incident dan polarisasi TE-TM dengan nilai m bervariasi: (a). (b) (c)..5 Gambar 2. 7 Struktur kristal fotonik 1D sederhana dengan satu defek geometris asimetrik Struktur kristal fotonik 1 D dengan satu defek gometri asimetrik diilustrasikan pada (gambar 2.7). Perbedaan struktur kristal fotonik 1 D dengan satu defek geometri asimetrik dengan struktur kristal fotonik 1 D dengan satu defek geometri simetrik yaitu pada struktur kristal fotonik 1 D dengan satu defek geometri asimetrik indeks bias pada lapisan ujung kiri kristal tidak sama dengan indeks bias pada lapisan ujung kanan kristal. Band pass yang terbentuk pada kristal fotonik 1 D dengan satu defek geometri asimetrik memiliki respon yang sama terhadap perubahan lebar defek (d c ). Pengaruh indeks bias medium background terhadap band pass Pengambilan nilai indeks bias medium background pada struktur kristal fotonik dengan satu defek geometri asimetrik dapat mempengaruhi transmitansi dari band pass. Untuk sudut datang, transmitansi dari band pass naik secara perlahan seiring kenaikan n dan transmitansi tepat bernilai satu ketika n =n 2, ketika n >n 2 transmitansi band pass kembali turun, seperti ditunjukkan pada (gambar 2.8) Dari hasil simulasi yang ditunjukkan pada gambar 2. 8 kelihatannya transmitansi band pass pada struktur kristal fotonik 1 D dengan satu defek indeks bias sangat sensitif terhadap indeks bias medium background (n ), maka pemilihan nilai indeks bias medium background (n ) dapat digunakan untuk aplikasi sensor terutama untuk karakteirisasi material berupa fluida (gas atau cair). Mekanisme yang mungkin digunakan adalah dengan menempatkan PC dalam lingkungan yang ingin diketahui subtansi fluida penyusunnya melalui indeks bias yang terukur oleh system sensor dan tranduser. ( Negara, T.P,26)

15 6 Gambar 2. 8 Kurva transmitansi 1D finite dengan N = M = 4 dengan satu defek geometris asimetrik. Grating terdiri atas dua lapis (bilayer): GaAs ( ZnTe n = n ) dan ( ) dengan variasi nilai untuk sudut datang (a) (b) n 1 = 3,61 (c) Gambar 2. 9 Kurva transmitansi 1D finite dengan N = M = 4 dengan satu defek geometris asimetrik. Grating terdiri atas dua GaAs n = 3, 1 61 = n lapis (bilayer): ( ) dan ZnTe ( n 78 ) untuk sudut datang dengan variasi nilai : (a). 1 (b) (c) Pada sudut datang 45 kenaikan indeks bias medium background ( )dapat n menggeser posisi band pass kearah frekuensi yang lebih besar (kearah kanan), menurunkan lebar band pass dan meningkatkan nilai transmitansi serta bernilai satu ketika n = seperti n 2 ditunjukkan pada (gambar 2.9) Pada struktur defek geometris asimetrik, untuk sudut datang terlihat nilai transmitansi satu dicapai saat mencapai nilai n 2 n, sedangkan saat sudut datang 45 nilai transmitansi satu dicapai juga dicapai ketika n = akan tetapi n 2 bukan transmitansi band pass karena variasi ketika sudut datang 45 menyebabkan n band pass bergeser. Plot hubungan variasi indeks bias medium eksternal terhadap n transmitansi (T) dapat dilihat pada (gambar 2.1 )

16 7 ZrO 2 mempunyai tiga fase kristal pada temperatur yang berbeda. Pada temperatur yang sangat timggi (>2.37 C) material ini berstruktur kubus. Pada temperatur intermediate ( C) material ini berstruktur tetragonal. Pada temperatur rendah (dibawah 1.17 C) material ini berstruktur monoklinik. Pada aplikasi lainnya, ZrO 2 digunakan sebagai material coating pada reaktor nuklir. (a) (b) Gambar 2. 1 Hubungan terhadap T untuk sistem kristal satu defek geometris asimetrik. ( ) dan ( ) saat n GaAs n = ZnTe = ω = ω dan sudut n datang: (a) dan (b) 45 Material Coating ( MgF 2 dan ZrO 2 ) MgF 2 adalah material kristal dengan sifat kimia dan fisika yang sempurna ; tahan terhadap bahan kimia yang merusak, prilaku mekanis, perlakuan panas yang tinggi dan mempunyai sifat penghantar yang baik. MgF 2 mempunyai struktur tetragonal dengan konstanta kisi (a = A, C = 3.53 A ), berbentuk granulat dengan ukuran 1-2 mm. Indeks bias sebesar 1.38 untuk panjang gelombang 587 nm dengan sumber cahaya berupa helium. Pada aplikasi tertentu MgF 2 sering digunakan sebagai material coating antirefleksi. ZrO 2 adalah material dengan tingkat kekerasan tinggi, tahan karat, baik di atas titik lebur alumina. Material ini mempunyai konduktivitas termal yang rendah, dapat menghantarkan listrik diatas temperatur 6 C, biasanya digunakan pada sel sensor oksigen dan alat pemanas dalam oven-induksi. Metode Deposisi Electron Beam Evaporation Salah satu jenis teknologi pelapisan Physical Deposition (PVD) yaitu teknik evaporation. Teknik evaporation banyak digunakan dalam membuat lapisan karena memiliki keakuratan yang cukup baik dalam mengontrol ketebalan mulai dari ukuran angstrom (A ) sampai ukuran millimeter (mm) (Blocher, 1982). Electron Beam Evaporation ialah salah satu alat teknik pelapisan material dimana material coating (logam, alloy atau keramik) dileburkan, diuapkan dalam kondisi vakum dan kemudian dideposisikan pada spesimen tertentu. Dalam teknik ini, suatu berkas electron bertegangan tinggi difokuskan rapat sekali diatas material yang akan diuapkan, yang diletakkan dalam sebuah tanur berpendingin cair. Fluks energi dari berkas electron sangat besar, sehingga luasan tempat pelapisan material dipanaskan secara cepat. Tempat pelapisan material yang akan diuapkan dijaga dengan tanur berpendingin cair. Pada umumnya sistem peralatan electron beam evaporation terdiri dari beberapa komponen utama, yaitu : Control panel, Chamber, Power supply. Control panel berfungsi sebagai tempat pengatur selama proses mesin bekerja. Semua proses deposisi dikendalikan oleh control panel, seperti tekanan dan laju deposisi. Chamber berfungsi sebagai tempat berlangsungnya proses deposisi. Di dalam Chamber terdapat beberapa komponen diantaranya filamen electron beam berfungsi sebagai penghasil berkas elektron yang digunakan untuk menembak material yang akan diuapkan, Shutter berfungsi menjaga agar material yang ditembak oleh elektron tidak langung mengarah ke arah dome, maskin board berfungsi sebagai tempat menyimpan kaca monitor, medan magnet berfungsi untuk mengatur arah gerak elektron agar mengenai material, dan cooling water berfungsi

17 8 sebagai pendingin. Sedangkan Power Supply berfungsi sebagai sumber energi yang diperlukan untuk proses diposisi. Gambar dari suatu mesin electron beam evaporation ditunjukkan seperti gambar 2.11 : Metode Deposisi Electron Beam Evaporation memiliki keunggulan diantaranya : menghasilkan ikatan yang kuat, mikrostruktur yang seragam dan laju deposisi yang tinggi. Selain itu teknik ini juga memiliki keuntungan yaitu kemampuan untuk membawa sumber panas, elektron, yang secara langsung kontak dengan bahan sumber yang diuapkan. Hal ini menghindari kebutuhan untuk melakukan penghantaran energi ke dalam bahan sumber dari panas, yang berpotensi mencemari tempat melebur logam. Pemanasan dengan teknik berkas elektron juga memungkinkan memiliki energi yang cukup bagi material sumber untuk diuapkan dengan titik lebur yang tinggi. Dalam mensintesis material dengan electron beam evaporation memiliki tahaptahap sebagai berikut; menghasilkan uap atom dari material, mengangkut uap atom oleh substrat, mendifusikan uap atom ke permukaan substrat sebagai posisi akhir (target). Gambar Mesin electron beam evaporation bagian luar Gambar Mesin electron beam evaporation bagian dalam Spektroskopi UV-Vis Spektroskopi UV-Vis adalah pengukuran dari panjang gelombang dan intensitas penyerapan pada daerah ultraviolet dan cahaya tampak dari sebuah contoh. Instrumen yang digunakan dalam spektroskopi UV-Vis disebut Spektrofotometer UV-Vis. Spektrofotometer UV-Vis dilengkapi oleh sebuah sumber cahaya, sebuah monokromator (prisma atau kisi difraksi) dan sebuah detektor. Sumber cahaya berfungsi menghasilkan cahaya yang memiliki panjang gelombang spesifik, sebagai contoh lampu hidrogen dan deuterium ( nm), atau tungsten (35-25 nm). Skema sebuah spektrofotometer UV-Vis ditunjukkan pada gambar 2.13 Salah satu komponen penting pada sebuah Spektrofotometer UV-Vis yaitu monokromator ialah instrumen yang dapat menghasilkan panjang gelombang individual (tunggal) dari sumber polikromatik. Prisma dan kisi dapat digunakan sebagai monokromator. Daya pemisah (resolving power) sebuah monokromator merupakan salah satu kriteria kualitas sebuah monokromator atau Spektrofotometer UV- Vis. Skema sebuah monokromator menggunakan kisi difraksi ditunjukkan pada gambar 2.14 Monokromator ini menggunakan kisi difraksi tipe refleksi dan dua buah cermin cekung (sebagai pengkolimasi dan pemokusan). Pertama cahaya polikromatik dari sumber dikolimasi dan dipantulkan ke kisi difraksi sebagai pemisah spektrum kemudian dipantulkan ke cermin fokus dan keluar sebagai cahaya monokromatik.

18 9 Persiapan subtrat Persiapan deposisi Gambar Skema sebuah spektrofotometer UV-Vis Proses deposisi kristal fotonik Karakterisasi spektrum transmisi piranti kristal fotonik Proses bonding Pembuatan device kristal fotonik Uji sifat sensing piranti kristal fotonik Gambar 2.14 Skema sebuah monokromator dengan kisi refleksi Pengolahan data METODOLOGI PENELITIAN Tempat dan Waktu Penelitian Penelitian ini dilakukan di Laboratorium Biofisika, Material, Eksperimen Fisika Lanjut Departemen Fisika IPB dan Departemen Optik PT. Honoris Industry dari bulan Juni hingga Oktober 27. Bahan dan Alat Alat yang digunakan pada penelitian ini adalah neraca analitik, pipet, gelas ukur, jarum suntik, jig, Electron Beam Evaporation Showa SGC 22 SA, Spektrofotometer UV-Vis 121, Spektrofotometer UV-Vis USPM, Bahan-bahan yang dipakai dalam penelitian ini adalah kristal MgF 2 dan ZrO 2, lensa BK7, gelas monitor, lensa FDS.9, lensa N.BAF.1, larutan NaCl, larutan gula. Selesai Gambar 3.1 Diagram alir penelitian Persiapan Subtrat Subtrat yang digunakan adalah lensa BK7 (n=1.52), lensa N.BAF 1 (n=1.667), lensa FDS 9 (n=1.8) dan gelas monitor (n=1.5). Kebersihan subtrat sebagai tempat penumbuhan kristal fotonik perlu dijaga agar kristal fotonik dapat tumbuh dengan baik dan merata. Tahapan pencucian subtrat diawali dengan mencelupkan subtrat dalam air sabun, setelah itu subtrat dicuci lagi dengan menggunakan larutan etanol. Setelah proses pencucian, dilakukan pengeringan subtrat, hingga tidak terdapat debu maupun noda pada permukaannya.

19 1 Persiapan Deposisi Kristal fotonik dibuat menggunakan material coating MgF 2 (n=1.38) dan ZrO 2 (n=2.1) yang dideposisi di atas subtrat dengan metode Electron Beam Evaporation. Material coating (MgF 2 dan ZrO 2 ) masing-masing ditempatkan pada cawan (heart), cawan (heart) yang sudah terisi material dimasukan dan disusun dalam lubang heart pada chamber sesuai urutan dan jumlah lapisan coating. Subtrat yang telah dibersihkan diletakkan pada Yatoi. Yatoi disimpan pada dome, lalu masukkan dome ke chamber. Letak subtrat pada yatoi dan dome dalam chamber dapat dilihat pada gambar 3.2. Sebelum deposisi dimulai pasang gelas monitor pada maskin board sesuai urutan dan jumlah lapisan coating. Proses Deposisi Proses deposisi dapat terjadi melalui empat tahap.tahap pertama dimulai dari pemvakuman chamber kurang lebih 2 menit, selama proses pemvakuman juga terjadi proses pembakaran material, material dalam lubang heart ditembak oleh berkas elektron hingga mencapai suhu 3 C. Setelah itu material menguap dalam bentuk uap atom dan menempel pada subtrat hingga berdifusi di permukaan subtrat. Proses vakum, pembakaran material dan evaporation akan berulang untuk setiap lapisan. Setelah ketiga proses itu selesai sesuai jumlah lapisan yang diinginkan, selanjutnya akan terjadi proses pendinginan sekitar 1 menit. Pada proses deposisi, ukuran vakum, suhu pembakaran material dan ketebalan lapisan telah disetting menggunakan sistem komputerisasi sehingga proses ini akan berjalan secara otomatis. Model Struktur kristal fotonik multilater yang dideposisi dengan metode electron beam evaporation ditunjukkan pada gambar 3.3 n s n 1 n d s a M n2 b Keterangan : indeks bias ZrO 2 (n 1 ) = 2.1; indeks bias MgF 2 (n 2 ) = 1.38 tebal layer (a = b) =, 1/4λ, λ = 55 nm tebal defek (d) = ½ λ, ; indeks bias subtrat (n s ) = 1.52 tebal subtrat (d s ) = 2.1 mm Gambar 3.3 Model Struktur kristal fotonik multilater yang dideposisi dengan metode electron beam evaporation Karakterisasi Spektrum Tranmisi, Lebar dan Posisi Band Pass Piranti Kristal Fotonik Multilayer Karakterisasi spektrum tranmisi, lebar dan posisi band pass piranti kristal fotonik multilayer dilakukan menggunakan Spektrofotometer UV-Vis 121. Piranti kristal fotonik multilayer hasil deposisi diletakkan dalam kupet, setelah itu lakukan pengukuran. Hasil pengukuran akan teramati melalui monitor dalam bentuk grafik hubungan panjang gelombang (λ) dengan transmitansi. Spektrofotometer UV-Vis 121 dan contoh hasil pengukurannya akan ditunjukkan pada gambar 3.4 : d h Gambar 3.4 Spektrofotometer UV-Vis 121 dome yatoi subtrat Gambar 3.2 Letak subtrat pada yatoi dan dome dalam chamber Fungsi karakterisasi ini adalah membandingkan spektrum tranmisi, lebar dan posisi band pass hasil simulasi (teori) dengan hasil eksperimen. Selain itu juga akan diamati pengaruh subtrat terhadap posisi dan transmitansi maksimum band pass, serta distribusi coating atau pelapisan.

20 11 Pembuatan Device Kristal Fotonik Setelah piranti kristal fotonik terbentuk dan menimbulkan penomena band pass maka akan dibuat device kristal fotonik. Pada bagian depan piranti kristal fotonik (bagian yang terdapat lapisan kristal fotonik) dilapisi dengan lensa BK7. Pelapisannya menggunakan metode bonding yaitu permukaan lensa BK7 diberi lem UV, kemudian ditempelkan ke permukaan piranti kristal fotonik, lalu disimpan dalam UV box selama 1 jam. Proses selanjutnya ialah membuat wadah untuk menempatkan piranti kristal fotonik yang sudah dibonding, Model wadah yang dibuat adalah seperti gambar 3.5. Pada sisi kiri dan kanan dibuatkan ruang kosong yang berfungsi sebagai tempat sampel. Sebelah kiri dan kanan ruang kosong itu dipasang lensa antirefleksi yang berfungsi sebagai jendela. Gambar 3.6 Set up pengukuran sifat sensing piranti kristal fotonik. HASIL DAN PEMBAHASAN Hasil Karakterisasi Spektrum Transmisi, Lebar dan Posisi Band Pass Piranti Kristal Fotonik Multilayer 5 5 lensa antirefleksi subtrat 1 Lapisan kristal Tempat sampel Tutup sampel transmitansi(% ) Gambar 3. 5 Model Device Kristal Fotonik Uji Sifat Sensing Piranti Kristal Fotonik Uji sifat sensing ini menggunakan Spektrometer OOIBase32 Version Pada uji sifat sensing ini digunakan variasi sampel (jenis larutan antara gula dan garam pada konsentrasi sama) dan variasi konsentrasi larutan gula. Fungsi uji sifat sensing ini adalah untuk melihat posisi dan transmitansi maksimum band pass antara larutan gula dan garam pada konsentrasi sama, serta mengamati perubahan transmitansi maksimum band pass karena variasi konsentrasi larutan gula. Pengujian sifat sensing piranti kristal fotonik dapat dilihat pada gambar 3.6 Gambar 4.1 Hasil pengukuran spektrum transmitansi piranti kristal fotonik multilayer, ulangan 1 dan 2 serta hasil simulasi transmitansi(%) panjang gelombang (nm) Simulation ulangan2 ulangan panjang gelombang(nm) subtrat 1.67 subtrat"1.8" subtrat 1.53 subtrat 1.52 Gambar 4.2 Hasil pengukuran spektrum transmitansi piranti kristal fotonik multilayer indeks bias subtrat 1.5, 1.52, 1.67, 1.8

21 12 t r a n s m it a n s i m a k s im iu m (% ) indeks bias (n) Gambar 4.3 Kurva indeks bias subtrat terhadap transmitansi puncak band pass transm itansi (% ) lamda (nm) Gambar 4.4 Hasil pengukuran spektrum transmitansi piranti kristal tonik multilayer posisi subtrat pada yatoi dan dome. Pada gambar 4.1 merupakan hasil karakterisasi spektrum tranmisi piranti kristal fotonik multilayer antara hasil deposisi ulangan 1 dan ulangan 2, serta dibandingkan dengan hasil teori (simulasi). Dari Gambar 4.1 didapatkan spektrum transmisi, lebar dan posisi band pass hasil deposisi ulangan 1 dan 2 serta hasil teori (simulasi) secara kualitatif tidak menunjukkan perbedaan yang signifikan.ini dapat dilihat dari bentuk spektrum transmisi yang sama pada kurva hubungan panjang gelombang (λ) terhadap persen transmitansi. Secara kuantitatif, hasil deposisi ulangan 1 dengan simulasi didapatkan ketepatan sebesar 91% dengan simpangan sebesar 9 %. Hasil deposisi ulangan 1 dengan ulangan 2 didapatkan ketepatan sebesar 95.7 % dengan simpangan sebesar 4.3 %. Hasil pengukuran spektrum transmisi pada gambar 4.1 memperlihatkan adanya kesesuaian antara hasil eksperimen dengan hasil simulasi (teori). Simpangan yang terjadi bisa disebabkan faktor kestabilan mesin dan indeks bias material. L1 L2 L3 L4 L5 L6 L7 L8 Sesuai dengan data yang didapatkan indeks bias secara teori berbeda dengan indeks bias real material (tabel 4.1). Perbandingan hasil deposisi ulangan 1 dan 2 menunjukkan cukup stabilnya proses deposisi (fabrikasi). Simpangan yang terjadi disebabkan oleh indeks bias real material pada deposisi ulangan 1 dengan ulangan 2 terdapat perbedaan untuk beberapa lapisan (tabel 4.1). Sesuai kondisi quarter-wave stack posisi panjang gelombang dan transmitansi puncak band pass sangat bergantung dari nilai indeks bias material penyusun piranti kristal fotonik. Hasil pengukuran indeks bias real material penyusun piranti kristal fotonik dapat dilihat pada tabel 4.1 Indeks bias real (n) Layer ulangan 1 Ulangan Tabel 4.1 Hasil pengukuran indeks bias real material penyusun piranti kristal fotonik Gambar 4.2 merupakan hasil karakterisasi spektrum transmisi piranti kristal fotonik dengan variasi indeks bias subtrat. Dari gambar 4.2 didapatkan variasi indeks bias subtrat tidak merubah bentuk spektrum transmisi, tetapi merubah transmitansi puncak band pass. Jika dibuat kurva hubungan indeks bias subtrat terhadap transmitansi puncak band pass seperti gambar 4.3 maka terlihat nilai indeks bias subtrat berbanding terbalik dengan transmitansi puncak band pass. Semakin besar nilai indeks bias subtrat semakin kecil transmitansi puncak band pass. Ini disebabkan semakin besar indeks bias semakin besar penyerapan foton. Dalam aplikasi sensor lebih baik menggunakan subtrat dengan indeks bias yang kecil agar didapatkan range transmitansi yang lebih besar.

22 13 Gambar 4.4 merupakan hasil karakterisasi spektrum transmisi piranti kristal fotonik yang memperlihatkan distribusi coating (pelapisan) karena perbedaan posisi subtrat pada yatoi dan dome saat proses deposisi. Letak subtrat pada yatoi dan dome dapat dilihat pada gambar 3.2. Dari delapan sampel dengan indeks bias subtrat yang sama (1.52) dan ditinjau pada panjang gelombang puncak band pass didapatkan nilai perbedaan ketebalan lapisan sebesar 1.32 %. Ini menunjukkan distribusi coating (pelapisan) pada proses deposisi cukup merata. Hasil Uji Sifat Sensing Piranti Kristal Fotonik transm itansi ( % ) panjang gelombang (nm) Gambar 4.6 Hasil pengukuran sifat sensing piranti kristal fotonik sampel larutan gula 1 M, 1.25 M, 1.5 M, 1.75 M, 2 M, 2.25 M dan 2.5 M. 1 M 1.25 M 1.5 M 1.75 M 2 M 2.25 M 2.5 M 1 9 Transmitansi (%) garam 2 M Gula 2 M Transmitansi maksimum (% lamda (nm) Gambar 4.5 Hasil pengukuran sifat sensing piranti kristal fotonik variasi sampel larutan gula 2 M dan garam 2 M. Hasil pengukuran sifat sensing piranti kristal fotonik pada gambar 4.5 diperlihatkan sampel dengan jenis yang berbeda tetapi konsentrasi sama (2M) dihasilkan bentuk spektrum transmitansi yang hampir sama tetapi nilai transmitansi yang berbeda untuk setiap panjang gelombang. Nilai larutan garam mempunyai nilai transmitansi puncak band pass yang lebih tinggi dibandingkan larutan gula. Penomena ini kemungkinan disebabkan kerapatan molekul gula lebih besar dibandingkan kerapatan molekul garam pada konsentrasi yang sama sehingga pada saat gelombang EM melewati larutan gula, energi gelombang lebih banyak diserap dibandingkan dengan larutan garam. Penomena diatas menunjukkan bahwa piranti kristal fotonik secara kualitatif dapat digunakan untuk membedakan jenis larutan pada konsentrasi sama konsentrasi (M) Gambar 4.7 Kurva hubungan konsentrasi terhadap transmitansi puncak band pass untuk larutan gula Hasil pengukuran sifat sensing piranti kristal fotonik dengan sampel larutan gula yang berbeda konsentrasinya dapat dilihat pada gambar 4.6. Gambar 4.6 mengidentifikasikan bahwa perubahan konsentrasi sampel dapat mengakibatkan perubahan nilai transmitansi puncak band pass seperti terlihat pada gambar 4.7. Gambar 4.7 memperlihatkan untuk rentang konsentrasi 1 sd 2 M, peningkatan jumlah konsentrasi larutan menyebabkan nilai transmitansi puncak band pass cendrung menurun walaupun pada rentang (1.75-2) M transmitansi puncak band pass mengalami kenaikan. Penurunan nilai transmitansi band pass disebabkan karena meningkatnya konsentrasi larutan gula menyebabkan bertambahnya indeks bias larutan sehingga pada saat gelombang EM dilewatkan pada larutan tersebut semakin banyak yang direfleksikan dan penyerapan energi gelombang semakin besar.

23 14 Perubahan nilai transmitansi puncak band pass akibat penambahan konsentrasi jika didekati dengan persamaan logarimik didapatkan nilai koefisien korelasi sebesar 7.76 %, jika didekati dengan persamaan polinom orde 3 didapatkan koefisien korelasi sebesar %. KESIMPULAN DAN SARAN Kesimpulan Telah berhasil difabrikasi kristal fotonik asimetrik multilayer dengan defek geometris di atas subtrat berupa lensa BK7, FDS.9, N.BAF 1 dan gelas monitor dengan indeks bias berbeda-beda dengan menggunakan metode electron beam evaporation. Hasil karakterisasi spektrum transmisi menunjukkan bentuk spektrum transmisi, lebar, posisi dan transmitansi band pass memiliki kesamaan antara hasil eksperimen dan simulasi. Penerapan hasil fabrikasi kristal fotonik asimetrik multilayer adalah pembuatan devais kristal fotonik yang digunakan untuk karakterisasi jenis larutan dan penentuan konsentrasi larutan gula. Uji sensing menunjukkan perbedaan nilai spektrum transmisi untuk setiap panjang gelombang terutama pada nilai transmitansi puncak band pass untuk sampel larutan garam 2 M dan gula 2 M. Nilai transmitansi puncak band pass untuk larutan garam lebih besar dibandingkan larutan garam. Hasil pengukuran sifat sensing dengan variasi konsentrasi larutan gula menunjukkan perubahan nilai transmitansi puncak band pass, untuk rentang konsentrasi (1 2.5) M semakin besar konsentrasi maka transmitansi puncak band pass cendrung turun. Ini dikarenakan penambahan konsentrasi menyebabkan bertambahnya indeks bias larutan sehingga terjadi penurunan nilai transmitansi. Saran Pengukuran sifat sensing piranti kristal fotonik membutuhkan ketepatan dan ketelitian yang tinggi. Untuk mencapai mencapai ketepatan dan ketelitian yang tinggi disarankan menggunakan alat dan devais yang standart atau alat yang sudah diportable. Disarankan juga melakukan pengukuran untuk rentang konsentrasi yang lebih kecil sehingga didapatkan nilai yang lebih akurat. DAFTAR PUSTAKA [1] Blocher John M, Bonifield Thomas D Deposition Technologies For Film and Coattings, 5th Eddition, Noyes Publication, Los Angeles, USA. [2] Gudiman, Iman. 25. Studi Sifat Elektrokromik Lapisan Tipis TiO2 Hasil Deposisi dengan Metode Elektron Beam Evaporation. [Usulan Penelitian]. Bogor: Institut Pertanian Bogor. [3] H. Alatas, H. Mayditia, H. Hardhienata, A. A. Iskandar, M. O. Tjia (26), Single- Frequency Refractive Index Sensor Based on a Finite One Dimensional Photonic Crystal with Two Defects, Jpn. J. Appl. Phys. 45, 8B, [4] Ultraviolet-visible_spectroscopy. [5] Mayditia, Hasan. 25. Analisis Perambatan Gelombang Elektromagnetik Monokromatik Datar Stasioner dalam Kristal Fotonik Satu Dimensi dengan Cacat Menggunakan Metode Matrik Transfer. [ Skripsi]. Bogor: Institut Pertanian Bogor. [6] Omar M. A Elementary Solid State Physics: Principles and Applications. Addison- Wesley Longman. [7] Pedoman Praktikum Eksperimen Fisika II, Laboratorium Fisika Lanjut, Departemen Fisika- FMIPA IPB 26, Bogor [8] Negara, T. P. 26. Kristal Fotonik Asimetrik Omdirectional Satu Dimensi dengan Defek Indek Geometris. [ Skripsi]. Bogor: Institut Pertanian Bogor. [9] Sopaheluwakan, Ardhasena. 23. Defect States and Defect Modes in 1D Photonic Crystals. University of Twente

24 15 [1] Sulistiyo, Budi. 26. Kristal Fotonik Asimetrik Omdirectional Satu Dimensi dengan Defek Indek Bias. [ Skripsi]. Bogor: Institut Pertanian Bogor. [11] Takayama. 24. Fotonic Crystals. Abstract Thesis. Osamu24-Capitulo%21.Pdf. [12] Yarif, A. dan P. Yeh Optical Waves in Crystals: Propagation and Control of Laser Radiation. Pasadena: Jonh Wiley&Sons. [13] Yonan, Wilzuard, 25. Optimasi Struktur Pita Terlarang Dari Kristal Fotonik Berhingga Satu Dimensi [Tesis]. Bogor: Institut Teknologi Bandung.

25 LAMPIRAN 16

26 17 Lampiran 1. Hasil pengukuran spektrum transmitansi piranti kristal fotonik multilayer subtrat Lamda Transmitansi (%) (nm) L1 L2 L3 L4 L5 L6 L7 L8 rata-rata BK7 (n=1.52) ulangan Keterangan : L1 L8 = Sampel piranti kristal fotonik posisi pada yatoi dan dome urutan 1-8.

27 18 Lampiran 2. Hasil pengukuran spektrum transmitansi piranti kristal fotonik multilayer subtrat BK7 (n=1.52) ulangan 2. Lamda Transmitansi (%) (nm) L1 L2 L3 L4 L5 L6 L7 L8 rata-rata Keterangan : L1 L8 = Sampel piranti kristal fotonik posisi pada yatoi dan dome urutan 1-8.

28 19 Lampiran 3. Hasil pengukuran spektrum transmitansi piranti kristal fotonik multilayer subtrat Gelas Monitor (n=1.5). Lamda Transnitansi (%) (nm) L1 L2 L3 L4 L5 L6 L7 L8 rata-rata Keterangan : L1 L8 = Sampel piranti kristal fotonik posisi pada yatoi dan dome urutan 1-8.

29 2 Lampiran 4. Hasil pengukuran spektrum transmitansi piranti kristal fotonik multilayer subtrat FDS.9 (n=1.8) Lamda Transmitansi (%) (nm) L1 L2 L3 L4 L5 rata-rata