IMPLANTASI ION
MELTOM A. TAMPAI
F 331 07 019
PROGRAM STUDI S1 TEKNIK MESIN
FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS TADULAKO
2011
PENDAHULUAN
Teknologi optika modern semakin berkembang, apalagi setelah diperluas pemanfaatannya untuk industri komunikasi. Fabrikasi serat optis adalah contoh aplikatif yang sangat mengagumkan. Serat optis dengan lebar pita frekuensi 2 x 
Hz secara teori mampu mentransmisi dua juta sinyal televisi dengan kandungan informasi masing-masing 100 Mbps. Pemanfaatan bahan optis untuk keperluan filter frekuensi, kopling arah dan untuk kebutuhan-kebutuhan komersial (misalnya: kaca bangunan, jendela mobil, kaca mata, gelad kimia dan lain-lain) terus dikaji dan dikembangkan.
Hz secara teori mampu mentransmisi dua juta sinyal televisi dengan kandungan informasi masing-masing 100 Mbps. Pemanfaatan bahan optis untuk keperluan filter frekuensi, kopling arah dan untuk kebutuhan-kebutuhan komersial (misalnya: kaca bangunan, jendela mobil, kaca mata, gelad kimia dan lain-lain) terus dikaji dan dikembangkan.Teknik implantasi ion adalah salah satu cara perlakuan permukaan material untuk mengubah sifat fisis, mekanis maupun sifat ketahanan korosi material, misalnya kekerasan permukaan, ketahanan aus, ketahanan korosi, ketahanan lelah. Dibanding dengan cara-cara yang biasa dilakukan seperti karburasi, nitridasi, karbonitridasi, dan dapur nyala api, implantasi ion memiliki keunggulan yang tidak mengalami thermal stress dan perubahan dimensi (sioshani, 1989).
TEORI DASAR
A. PENGERTIAN IMPLANTASI ION
Teknik implantasi ion adalah proses pencangkokan ion-ion tertentu ke permukaan benda kerja, dengan cara pengionan atom-atom,, mempercepat dan menembakkan ion-ion tersebut pada material yang akan dilapisi permukaannya. Parameter yang bepengaruh terhadap hasil akhir adalah jenis ion yang ditembakkan ke subtract, energy, dosis ion, dan jenis material yang akan dilapisi. Selama proses implantasi ion-ion akan berinteraksi dan bertumbukan dengan electron-elektron dan inti material yang dilapisi, sehingga ion-ion akan kehilangan energy dan akhirnya akan berhenti pada jarak tertentu. Secara skematis mekanisme implantaasi ion disajikan pada Gambar 2.1.
B. BAGIAN-BAGIAN MESIN IMPLANTASI ION
Adapun komponen-komponen dari mesin implantasi ion meliputi sumber ion, sumber daya listrik tegangan tinggi, sistem hampa, sistem pemisah berkas ion, tabung pemercepat, penyapu berkas dan tempat target. Mesin implantasi ion yang terdapat di BATAN Yogyakarta disajikan pada Gambar 2.2.
Gambar 2.2 Mesin implantasi ion energi rendah 150 keV/ 2mA di BATAN Yogyakarta
Secara skematis akselerator implantasi ion energi rendah 150 keV/ 2 mA dapat disajikan pada Gambar 2.3.
Keterangan gambar : | |
1. Generator Terisolir | 7. Pompa Rotari |
2. Sumber ion | 8. Pemandu Berkas |
3. Sumber Tegangan Tinggi | 9. Ruang Sasaran |
4. Tabung Akselerator | 10. Target Sampel |
5. Pipa T | 11. Alat ukur arus |
6. Pompa Difusi |
a. Sistem Sumber Ion
Sumber ion merupakan komponen yang berfungsi untuk menghasilkan ion. Sumber ion dapat berwujud gas/uap (misal hidrogen, fosfor, boron, nitrogen) atau berupa padatan (misal besi, nikel, aluminium, dan lain-lain). Jenis sumber ion yang digunakan pada mesin implantor ion tergantung pada jenis bahan dopan yang akan diionkan.
b. Sumber daya listrik tegangan tinggi
Sumber daya listrik tegangan tinggi yang diperlukan pada pengoperasian implantor ion meliputi:
1. Tegangan tinggi 0-200 kV
Tegangan ini digunakan sebagai tegangan pemercepat ion-ion dopan dalam tabung pemercepat. Untuk memperoleh tegangan sebesar itu biasanya digunakan generator Cocroft-Walton. Generator ini merupakan pelipat tegangan (voltage multiplier) yang terdiri dari generator pulsa, dioda tegangan tinggi (penyearah) dan kapasitor yang disusun secara bertingkat.
2. Tegangan tinggi 0-5 kV
Tegangan ini diperlukan untuk mengionisasi gas-gas dopan dalam sistem sumber ion.
3. Tegangan tinggi 0-15 kV
Tegangan ini digunakan untuk mendorong keluar ion-ion dari ruang ionisasi ke sistem tabung pemercepat.
c. Tabung Akselerator
Tabung ini berfungsi sebagai pemercepat dan sekaligus pemfokus berkas ion. Ion yang dihasilkan oleh sumber ion akan dipercepat didalam tabung akselerator sebelum dicangkokkan pada sasaran.
d. Sistem Hampa
Sistem hampa merupakan peralatan yang berfungsi untuk menghampakan sistem implantor ion. Agar ion-ion dapat mencapai sasaran tanpa mengalami tumbukan dengan sisa molekul gas dalam sistem implantasi ion, maka sepanjang lintasan yang dilalui berkas ion dopan dari sistem sumber ion sampai ke sasaran harus dalam keadaan hampa.
e. Sistem Pemisah Berkas Ion
Sistem pemisah berkas ion berfungsi sebagai alat untuk memisahkan berkas ion menurut massanya, sehingga ion-ion yang sampai target betul-betul ion yang diinginkan. Komponen utama dari sistem pemisah berkas ion tersebut adalah kumparan elektromagnet.
f. Ruang Sasaran
Berkas ion dopan yang dihasilkan oleh sumber ion setelah dipercepat dalam tabung akselerator selanjutnya ditembakkan pada bahan target yang diimplantasi. Bahan tersebut ditempatkan pada ruang sasaran. Ruang tersebut terdiri dari tingkap, mangkok Faraday dan pegangan bahan yang akan diimplantasi. Untuk mengukur arus berkas ion dopan, mangkuk Faraday dihubungkan dengan alat ukur microamperemeter.
C. KELEBIHAN DAN KEKURANGAN IMPLANTASI ION
1. Kelebihan
Bahan yang diimplantasikan memiliki tingkat kemurnian yang sangat tinggi, karena menggunakan magnet pemisah massa sehingga dapat dipilih ion tertentu saja yang diinginkan. Jumlah (dosis) pengotor yang ditambahkan dapat diatur dan diamati dari berkas arus ion dengan teliti. Kedalaman sambungan dapat diatur dengan sangat teliti melalui pengaturan tenaga implantasi. Tidak memerlukan temperatur tinggi dalam pengoperasianya.2. Kekurangan
Menghasilkan kerusakan yang tersisa pada lapisan yang diimplantasi. Daerah yang dimplan relatif kecil, untuk memproses daerah yang lebih luas maka benda kerja harus digerakkan. Lapisan implantasi sangat tipis jika dibandingkan dengan proses pelapisan permukaan yang lain.
D.APLIKASI IMPLANTASI ION
1. Ketangguhan Baja Tool
Nitrogen atau ion lainnya dapat ditanamkan ke target baja perkakas (Misalnya mata bor). Perubahan struktural yang disebabkan oleh implantasi menghasilkan kompresi permukaan di baja, yang mencegah penjalaran retak dan dengan demikian membuat bahan lebih tahan terhadap kemampuan permesinan. Perubahan kimia juga bisa membuat alat ini lebih tahan terhadap korosi.
2. Finishing Permukaan
Pada beberapa aplikasi, misalnya untuk perangkat palsu seperti sendi buatan, diinginkan memiliki permukaan yang sangat tahan terhadap korosi kimia dan keausan akibat gesekan. Implantasi ion digunakan dalam kasus-kasus tersebut kepada ahli pembuat perangkat permukaan tersebut untuk performa yang lebih dapat diandalkan. Seperti dalam kasus baja perkakas, modifikasi permukaan yang disebabkan oleh implantasi ion meliputi kompresi permukaan yang mencegah penjalaran retak dan paduan permukaan untuk membuatnya lebih tahan terhadap korosi kimiawi.
REFERENSI
en.wikipedia.org/wiki/Ion_implantation
www.p2pays.org/ref/38/37020.htm -
ic-proc.paume.itb.ac.id/Research/TA%20&%20Thesis/Thesis/10.pd
i-lib.ugm.ac.id/jurnal/download.php?dataId=3819
skripsi-ilmiah.blogspot.com/.../3-preparasi-lapisan-tipis-semikonduktor.html
Tidak ada komentar:
Posting Komentar