Efek Variasi Substrat Terhadap Sifat Listrik Tungsten Disulfida

Abstract

Abstrak
Penelitian yang dilakukan pada tugas akhir ini adalah mengamati sebaran lapisan dan mempelajari sifat
listrik dari lapisan Tungsten Disulfida (WS2) yang dideposisi di atas berbagai substrat. 1 mg/mL WS2
dimodifikasi dengan 2 mg/mL NaOH dan 10 mL NMP menggunakan metode eksfoliasi fasa cair. Warna
dari larutan WS2 dengan bertambahnya waktu sonikasi. Hal ini mengindikasikan proses eksfoliasi. Dari
pengukuran transmisi, WS2 yang dieksfoliasi mengalami pergeseran dibandingkan dengan non eksfoliasi.
WS2 yang dieksfoliasi menyerap cahaya dengan dengan puncak serapan pada panjang gelombang 528 nm,
sedangkan WS2 non eksfoliasi menyerap cahaya dengan puncak serapan pada panjang gelombang 564 nm.
Pergeseran panjang gelombang juga terlihat dari cahaya yang diemisikan. WS2 yang dieksfoliasi
mengemisikan cahaya pada panjang gelombang 741 nm, sedangkan WS2 non eksfoliasi mengemisikan
cahaya pada panjang gelombang 880 nm. Larutan WS2 yang telah dimodifikasi menyerap cahaya pada
panjang gelombang 564 nm. Hasil sebaran lapisan WS2 di atas substrat PET lebih merata dibandingkan di
atas substrat ITO/PET dan SiO2. Lapisan yang terbentuk memiliki ketebalan 12 nm di atas substrat PET
dan 7 nm di atas substrat ITO/PET. Lapisan WS2 di atas substrat PET dan ITO/PET menyerap cahaya di
sekitar panjang gelombang 600 – 650 nm dengan puncak serapan 600 nm. Karakterisasi sifat listrik
dilakukan dengan cara mengamati kurva karakteristik I-V dari lapisan WS2 di atas substrat PET dan SiO2.
Nilai arus yang dihasilkan oleh lapisan WS2 di atas substrat PET berkisar antara – 0,78 nA sampai 1,06 nA
saat tegangan divariasi dari -10 V sampai 10 V dengan Vth = 4,037 V. Hasil perhitungan menunjukkan
bahwa resistivitas WS2 bernilai 0,105 GΩ.μm. Nilai arus yang dihasilkan oleh lapisan WS2 di atas substrat
SiO2 berkisar antara – 9,105 μA sampai 3,59 μA saat tegangan divariasi dari -5 V sampai 5 V dengan
Vth = 3,03 V. Hasil perhitungan menunjukkan bahwa resistivitas WS2 bernilai 0,8 MΩ.μm. WS2 di atas
substrat ITO/PET tidak bisa dikarakterisasi sifat listriknya karena konduktivitas ITO/PET terlalu
dominan.
Kata Kunci: WS2, SiO2, PET, ITO/PET, Eksfoliasi, Sifat Listrik
Abstract
The research is aimed to observe the layer distribution and to study the electrical properties of the Tungsten
Disulfide (WS2) deposited on various substrates. 1 mg/mL WS2 was modified with 2 mg/mL NaOH and 10 mL
NMP using liquid phase exfoliation method. The WS2 liquid colour changes with the increasing time of
sonication process. It indicates the exfoliation process. From transmission measurement, it was observed that
the exfoliated WS2 spectra experiences a blue shift compared to the non exfoliation one. Modified WS2 liquid
absorbed light at wavelength of 528 nm while the non exfoliation absorb light at wavelength of 564 nm. A clear
emission centered at wavelength of 741 nm was observed for exfoliated sample, whereas it was at wavelength
of 880 nm for non exfoliated one. The WS2 layers on top of PET substrate were distributed more uniform
compared to the ones on the ITO/PET and SiO2 substrates. The formed layers on PET and ITO/PET substrate
have average thickness of 12 and 7 nm, respectively. WS2 layer on PET and ITO/PET substrate absorbed light
at wavelength of 600 – 650 nm with absorption peak at wavelength of 600 nm. Characterization of electrical
properties was done by observing I-V curve. The current generated by the WS2 layer on the PET substrate was
– 0,78 nA to 1,06 nA when voltage was varied from -10 V to 10 V with Vth = 4,037 V and the resistivity of 0,105
GΩ.μm. The current generated by the WS2 layer on the SiO2 substrate was – 9,105 μA to 3,59 μA when voltage
was varied from -5 V to 5 V with Vth = 3,03 V and the resistivity of 0,8 MΩ.μm. The WS2 layers on top of
ITO/PET substrate could not be characterized by its electrical properties because ITO/PET conductivity was
dominant.

Keywords: WS2, SiO2, PET, ITO/PET, Exfoliation, Electrical Properties