KAJIAN TRANSPORTASI MUATAN PADA TITANIA YANG DIMODIFIKASI SECARATERMAL MENGGUNAKAN SPEKTROSKOPI ELLIPSOMETRI

Gilang Nur Rochman, Dr. Iman Santoso, S.Si., M.Sc.

2026 | Skripsi | FISIKA

Lapisan tipis TiO? disintesis pada substrat quartz menggunakan prekursor Titanium(IV) isopropoxide (TTIP) melalui metode spin coating, kemudian diberi perlakuan termal pada kondisi ambient, 500°C, 550°C, dan 600°C. Penelitian ini bertujuan menganalisis perubahan spektrum absorbansi serta menentukan energi celah pita optik (Eg) menggunakan spektroskopi UV–Vis, serta menganalisis perubahan parameter optik n, k, ??, ??, konduktivitas optik ??, dan spectral weight berdasarkan spektroskopi ellipsometri. Hasil UV–Vis menunjukkan bahwa perlakuan annealing meningkatkan absorbansi, terutama pada daerah ultraviolet, dan memperpanjang serapan ke panjang gelombang yang lebih besar. Analisis Tauc memperlihatkan kecenderungan penurunan Eg seiring kenaikan suhu annealing, yaitu sekitar 3,26 eV (ambient) dan 3,20 eV (500°C), kemudian turun menjadi sekitar 2,05–2,11 eV pada 550–600°C, yang diinterpretasikan sebagai kontribusi keadaan sub-bandgap akibat cacat atau ketidakteraturan. Analisis ellipsometri dengan model udara/EM1/TiO?/EM2/quartz menghasilkan kualitas fitting yang baik (? ? 1) dan menunjukkan penurunan ketebalan setelah annealing dari 350 nm (ambient) menjadi 180 nm (500°C) dan 110–120 nm (550–600°C), yang mengindikasikan densifikasi lapisan. Nilai indeks bias n pada sampel yang di-annealing cenderung lebih tinggi dibanding ambient. Pada spektrum ?? teridentifikasi fitur E? (2,85–3,32 eV) yang muncul setelah annealing dan diasosiasikan dengan serapan terkait cacat, serta puncak E? (3,90–4,07 eV) dan E? (4,20–4,52 eV) yang merupakan transisi interband utama. Konduktivitas optik ?? dan analisis spectral weight menunjukkan kontribusi sub-bandgap pada region energi 2,00–3,55 eV serta dominasi transisi O 2p ? Ti 3d pada region 3,55–4,80 eV.

TiO? thin films were synthesized on quartz substrates using Titanium(IV) isopropoxide (TTIP) via spin coating, followed by thermal treatment at ambient, 500°C, 550°C, and 600°C. This study analyzes changes in absorbance spectra and determines the optical band gap (Eg) using UV–Vis spectroscopy, and evaluates the evolution of n, k, ??, ??, optical conductivity ??, and spectral weight using spectroscopic ellipsometry. UV–Vis results show that annealing increases absorbance, particularly in the ultraviolet region, and extends absorption toward longer wavelengths. Tauc analysis indicates an overall decrease in Eg with increasing annealing temperature, from about 3.26 eV (ambient) and 3.20 eV (500°C) to approximately 2.05–2.11 eV at 550–600°C, which is interpreted as an apparent band-gap narrowing due to defect- or disorder-related sub-bandgap states. Ellipsometry analysis using an air/EM1/TiO?/EM2/quartz optical model yields good fitting quality (? ? 1) and reveals a thickness reduction after annealing from 350 nm (ambient) to 180 nm (500°C) and 110–120 nm (550–600°C), indicating film densification. The annealed films generally show higher refractive index n than the ambient film. A defect-related feature E? (2.85–3.32 eV) emerges in ?? after annealing, while the main interband transitions E? (3.90–4.07 eV) and E? (4.20–4.52 eV) are observed across all samples. Optical conductivity ?? and spectral weight analysis indicate sub-bandgap contributions in the 2.00–3.55 eV region and dominant O 2p ? Ti 3d interband transitions in the 3.55–4.80 eV region.

Kata Kunci : Ellipsometri, lapisan tipis, termal, TiO?, sifat optik.