D06-1 Sintesis ZnO:Al Sebagai Bahan Transparent Conducting Oxide (TCO) dengan Metode Spray Pyrolysis Widiyastuti, Siti Bahriyah, Salto Pakendek, Kusdianto, Suci Madhania, Sugeng Winardi Jurusan Teknik Kimia, Fakultas Teknologi Industri, Institut Teknologi Sepuluh Nopember Kampus ITS Sukolilo, Surabaya 60111 Telp (031) 5924448, e-mail: widi@chem-eng.its.ac.id Abstract ZnO:Al particles are widely used as semiconductor material in various fields of technology, such as transparent conducting oxide (TCO). Synthesis of ZnO:Al particles using spray pyrolysis method has many advantages. The generated particles are relatively homogenous size distribution, spherical, and easily adjusted the particle size in range nano-submicrometer. Here, we studied the effect of doping concentration (1-4 at.%), operation temperature (500-900°C) and carrier gas flow rate (2-4 L/min) on the characteristics of the generated particles including morphology, crystallinity, and transparancy. In order to analyse the morphology, crystallinity, and transparancy of the generated particles, we used Scanning Electron Microscope (SEM), X-ray Diffraction (XRD), dan UV-Vis spectrophotometer, respectively. The optimum condition for the highest crystallinity and transparancy was obtained by partices synthesized using doping concentration of 2 at.%, furnace of 900°C and carrier gas flow rate of 2 liter/minute Keywords: Al doped ZnO, transparent conducting oxide, particle morphology, crystalline size, transparancy Pendahuluan Saat ini serbuk zinc oxide (ZnO) sebagai material semikonduktor dengan lebar celah pita energi besar (3,37 eV) telah banyak diaplikasikan dalam berbagai bidang teknologi. Salah satu aplikasinya adalah sebagai transparent conducting oxide (TCO) yang digunakan di berbagai peralatan optikal karena sifatnya yang memiliki konduktivitas dan transparansi yang tinggi, stabilitas yang bagus, tidak beracun, serta resistivitas yang rendah (3,7×10 -4 Ω.cm) (Kim dkk, 2000). Transparent conducting oxide (TCO) diaplikasikan pada aspek komputasi liquid crystal displays (LCD), aspek alternatif energi yaitu solar cell, dan aspek teknologi yang berupa sensor gas. Dalam aplikasinya di berbagai bidang teknologi ini, karakteristik partikel ZnO yang meliputi morfologi, kristalinitas, dan sifat optikal menjadi parameter penting. Sehingga hal inilah yang mendorong berkembangnya penelitian terhadap partikel ZnO dengan skala industri. Lapisan tipis ZnO murni tidak stabil terhadap lingkungan yang korosif, seperti misalnya, adsorpsi oksigen pada lapisan tipis menurunkan konduktivitas elektrik dan juga mempengaruhi morfologi dari permukaan partikel. Morfologi partikel sangat mempengaruhi besar cahaya yang melewati dan diteruskan oleh partikel. Untuk menstabilkan sistem ZnO terhadap perubahan seperti itu, doping dengan berbagai elemen yang berbeda telah dilakukan (Jimenez-Gonzales dkk, 1998). Berbagai tipe dopan yang pernah dicoba adalah dari golongan IIIA pada sistem periodik unsur (B, Al, Ga, In) dan yang paling optimum adalah dengan aluminium (Alaeddine dkk, 2009). Untuk itu pengaruh suhu furnace, laju alir gas pembawa, dan konsentrasi doping pada tekanan atmosfer terhadap karakteristik partikel ZnO:Al yang dihasilkan dengan metode aerosol spray pyrolysis dipelajari dalam penelitian ini. Landasan Teori Metode aerosol merupakan metode yang paling modern untuk menghasilkan partikel dengan kristalinitas, konduktivitas dan transparansi yang tinggi, morfologi teratur, berbentuk bulat, dan memiliki kemurnian tinggi. Spray pyrolysis merupakan metode yang diadopsi untuk membuat serbuk yang berukuran submikrometer. Suhu reaksi di dalam furnace dan waktu tinggal serbuk di dalam furnace adalah parameter yang penting untuk menentukan karakteristik serbuk. Secara umum metode spray pyrolysis biasanya mengikuti prinsip “satu droplet menghasilkan satu partikel” untuk menghasilkan partikel produk berukuran mikrometer, submikrometer ataupun nanometer tergantung konsentrasi prekursor. Terjadinya aglomerasi pada metode ini mudah untuk dihindari hanya dengan mengatur kondisi operasi reaktor dan laju alir gas pembawa. Prosiding Seminar Nasional Teknik Kimia “Kejuangan” ISSN 1693 – 4393 Pengembangan Teknologi Kimia untuk Pengolahan Sumber Daya Alam Indonesia Yogyakarta, 22 Februari 2011