Langsung ke konten utama

Ferroelektrik

 Ferroelektrik

Ferroelektrik adalah gejala terjadinya perubahan polarisasi listrik secara spontan pada material akibat penerapan medan listrik yang mengakibatkan adanya ketidaksimetrisan struktur kristal pada suatu material ferroelektrik. Ferroelektrifitas merupakan fenomena yang ditunjukkan oleh kristal dengan suatu polarisasi spontan dan efek histerisis yang berkaitan dengan perubahan dielektrik dalam menanggapi penerapan medan listrik. Sifat histerisis dan konstanta dielektrik yang tinggi dapat diaplikasikan pada sel memori Dynamic Random Acess Memory (DRAM) dengan kapasitas penyimpanan melebihi 1 Gbit seperti yang ditunjukkan pada Gambar 2. Sifat piezoelektrik dapat digunakan sebagai mikroaktuator dan sensor, sifat polaryzability dapat digunakan sebagai Non Volatile Ferroelectric Random Acsess Memory (NVRAM), sifat pyroelektrik dapat diterapkan pada sensor inframerah dan sifat elektrooptik dapat diaplikasikan pada switch termal infra merah. 

BACA JUGA : PERKEMBANGAN SEL SURYA

Film tipis ferroelektrik merupakan material elektronik yang memiliki sebuah polarisasi listrik dengan adanya medan listrik eksternal, polarisasi ini dapat dihilangkan dengan memberikan medan eksternal yang arahnya berlawanan. Sifat listrik yang ditunjukkan material ini berkaitan dengan sifat listrik mikroskopiknya. Muatan positif dan negatif pada material ini tidak selalu terdistribusi secara simetris. Jika jumlah muatan dikali jarak untuk semua elemen dari sel satuan tidak nol maka sel akan memiliki momen dipol listrik. Momen dipol persatuan volume disebut sebagai polarisasi dielektrik. Contoh bahan ferroelektrik adalah LiTaO3, BaxSr1-xTiO3, dan turunannya.Ferroelektrik didefinisikan sebagai gejala terjadinya perubahan polarisasi secara spontan akibat medan listrik yang diberikan pada material. Ketika medan listrik dari luar ditiadakan, bahan ferroelektrik masih mampu untuk mempertahankan polarisasinya (Wordenweber et al., 2011).

BACA JUGA : KRISTAL

BACA JUGA : PITA ENERGI

Setiap material memiliki struktur simetri kristal yang berbeda-beda, struktur kristal mempengaruhi bentuk fisik dan sifat dari material. Beberapa sifat material yang diakibatkan karena struktur kristal penyusunnya diantaranya ialah sifat dielektrik, elastik, piezoelectric,  nonlinear optical, dan ferroelektrik. Feroelektrik merupakan suatu gejala pada material dielektrik yang mengalami perubahan polarisasi secara spontan tanpa adanya medan listrik dari luar material. 

BACA JUGA : Struktur Perovskite

Material ferroelektrik merupakan material yang memiliki susunan kisi yang menyebabkan adanya dipol elektrik internal, dimana terjadinya perubahan susunan kisi akan dapat mempengaruhi kekuatan dipol. Struktur Kristal penyusun material yang mengalami polarisasi spontan ini divisualisasikan terdiri dari ion positif dan ion negatif. Ion-ion tersebut akan berada pada posisi kesetimbangannya ketika pada interval suhu tertentu, dimana energi bebas kristal minimum dan pusat dari muatan positif tidak bertepatan dengan pusat muatan negatif.  Pasangan ion negatif dan ion positif yang terpisah pada jarak tertentu pada kristal disebut dengan dipol listrik, dimana momen dipol listrik tiap satuan volume dinamakan dengan polarisasi spontan. 

BACA JUGA : Chemical Solution Deposition (CSD)

Berdasarkan penelitian yang dilakukan oleh Wang et al., (2014) nilai polarisasi material ferroelektrik BiFeO3 lebih besar dibandingkan dengan material ferroelektrik PbTiO3 dan BaTiO3. Polarisasi yang terjadi pada material ferroelektrik menunjukkan sifat histerisis yang digambarkan dalam sebuah skema kurva histerisis dengan variabel polarisasi (P) dan medan listrik (E) seperti pada Gambar 1.

BACA JUGA : KARAKTERISASI X RAY DIFFRACTION ( XRD)


Gambar 2.1. Kurva histerisis P-E pada ferroelektrik ( Graca & Valente, 2017)

Parameter yang mendefinisikan kurva histerisis tersebut adalah polarisasi remanen (Pr), polarisasi spontan (Ps) dan medan listrik koersif (Ec). Material yang memiliki simetris kristal rendah jika dipanaskan akan memiliki muatan listrik. Karna simetri rendah maka letak pusat gravitasi muatan positif dan negatif di sel satuan terpisah hingga membentuk momen dipol permanen. Dikatakan dipol karna memiliki dua kutub negatif dan postif.  Jika suatu material ferroelektrik dikenai medan listrik maka atom-atom tertentu mengalami pergeseran dan menimbulkan momen dipol. Momen dipol ini yang menyebabkan polarisasi. Polarisasi akan meningkat hingga mencapai keadaan saturasi (Psat). Sedangkan saat medan listrik ditiadakan, terdapat sisa polarisasi yang disebut dengan polarisasi tetap yang menyebabkan polarisai tidak kembali ke titik nol. Nilai polarisasi ini dapat dihilangkan dengan memberikan medan listrik dengan arah yang berlawaan (negatif). Nilai medan listrik yang digunakan untuk menghilangkan nilai polarisasi hingga mencapai titik nol dinamakan medan koersif (Ec).  Polarisasi remanen (Pr) terjadi saat hilangnya atau nilai polarisasi di titik tertentu akibat tidak adanya medan magnet atau dihilangkannya medan magnet (Wordenweber et al., 2011).

BACA JUGA : PRINSIP KERJA SEL SURYA

BACA JUGA : STRUKTUR PEROVSKITE


Komentar

Posting Komentar

Postingan populer dari blog ini

ELEKTROKOAGULASI

  Elektrokoagulasi Elektrokoagulasi merupakan metode pengolahan air secara elektrokimia dimana pada anoda terjadi pelepasan koagulan aktif berupa ion logam (biasanya alumunium atau besi) ke dalam larutan, sedangkan pada katoda terjadi reaksi elektrolisis berupa pelepasan gas hidrogen (Holt dkk., 2004). Menurut Mollah, (2004), elektrokoagulasi adalah proses kompleks yang melibatkan fenomena kimia dan fisika dengan menggunakan elektroda untuk menghasilkan ion yang digunakan untuk mengolah air limbah. Berikut ini adalah gambar yang dapat menunjukkan interaksi atau mekanisme yang terjadi di dalam reaktor elektrokoagulasi. Pada proses elektrokimia akan terjadi pelepasan Al 3+ dari plat elektroda (anoda) sehingga membentuk flok Al(OH)3 yang mampu mengikat kontaminan dan partikel-partikel dalam limbah. Apabila dalam suatu elektrolit ditempatkan dua elektroda dan dialiri arus listrik searah, maka ion positif (kation) bergerak ke katoda dan menerima elektron yang direduksi dan ion...
Posting Komentar
Baca selengkapnya

Struktur Perovskite

    Struktur Perovskite Perovskite yang kemudian dikenal sebagai struktur perovskite merupakan material yang memiliki struktur kristal sama dengan struktur kristal  calcium titanium oxide (CaTiO 3 ) .  Rumus umum untuk senyawa perovskite adalah ABX 3 yang kemudian diadopsi oleh banyak  oksida  yang memiliki rumus kimia ABO 3 . BACA JUGA :  PERKEMBANGAN SEL SURYA Gambar 2.2 Struktur kristal perovskite ABO 3     Gambar 2.2 menunjukkan struktur perovskite ABO 3 dimana A adalah kation dengan jari-jari ionik yang lebih besar dari kation B yang terletak pada sudut-sudut sel satuan seperti Bi 3+ dan Bi 2+ . Kation B memiliki jari-jari lebih kecil dari kation A dan terletak pusat diagonal ruang sel satuan seperti Fe 3+ . Oksigen terletak pada sisi-sisi sel satuan. Struktur perovskite ABO 3 memiliki kation besar yang dikoordinasikan dengan 12 ion oksigen dan kation kecil yang dikoordinasikan menjadi 6 ion oksigen yang membentuk oktahedro...
Posting Komentar
Baca selengkapnya

Prinsip Kerja Photovoltaic

  1. Prinsip Kerja Fotovoltaik konvensional dan Ferroelektrik Fotovoltaik adalah suatu sistem atau cara langsung untuk mentranfer radiasi matahari atau energi cahaya menjadi listrik. Prinsip kerja fotovoltaik konvensional dan ferroelektik ditunjukkan pada Gambar . Prinsip kerja (a) fotovoltaik konvensional (b,c) ferroelektrik fotovoltaik Fotovoltaik konvensional bekerja menggunakan prinsip persambungan p-n seperti pada Gambar. Cahaya yang datang dengan panjang gelombang tertentu yang mengenai daerah persambungan p-n sel surya menyebabkan absorpsi foton oleh bahan semikonduktor. Energi foton cukup untuk menghasilkan pasangan elektron- hole  atau disebut eksiton di daerah deplesi. Medan listrik di daerah deplesi mendorong elektron dan  hole  keluar dari daerah deplesi. Keluarnya elektron dan  hole  dari daerah deplesi menyebabkan konsentrasi elektron di N dan  hole  di P menjadi tinggi sehingga perbedaan potensial akan berkembang. Jika dihubung...
Posting Komentar
Baca selengkapnya