Ellipsometer SpecEl-2000-VIS

Penulis baru menyadari sepenuhnya keberadaan alat ini di Laboratorium Sentral FMIPA Universitas Negeri Malang. Hal ini bukan berarti penulis tidak tanggap, tetapi kesadaran ini setelah ada permintaan dan keheranan dari kolega penulis yang merasa tersaingi dengan alat yang kita punya. Laboratorium Sentral FMIPA Universitas Negeri Malang memiliki alat yang canggih ini.

Jangan heran, kita mempunyai alat Ellipsometer SpecEl-2000-VIS, yang mampu mampu membaca ketebalan lapisan tipis antara 0,1 nm hingga 8 mm dengan akurasi hingga mencapai 1 nm. Bisakah anda membayangkan kira-kira seberapa tebalnya? Itulah salah satu alat canggih yang kita punya. Apakah alat yang kita punya ini?

Pendahuluan

Ellipsometer adalah suatu alat yang dapat dipergunakan untuk pengukuran sifat-sifat optik dari suatu media yang didasarkan pada analisis fenomena pantulan sinar terhadap suatu media tertentu. Fenomena yang diambil adalah perubahan pengkutuban (polarization) sinar dengan panjang gelombang tertentu yang terjadi sewaktu sinar dipantulkan atau diteruskan pada media. Dengan menganalisa perubahan intensitas sinar akibat pantulan gelombang tersebut, maka dimungkinkan untuk mengetahui berbagai parameter sifat optik dari medium yang dikenai, seperti parameter index bias, ketebalan, koefisien serapan, dan lain-lain. Dialah SpecEl-2000-VIS Ellipsometry. Laboratorium Sentral FMIPA Universitas Negeri Malang mempunyai SpecEl-2000-VIS Ellipsometer.

Desain Alat
Ellipsometer SpecEl-2000-VIS dapat diskemakan seperti ditunjukkan pada Gambar 1. Sumber sinar yang digunakan adalah sumber sinar jenis lampu halogen dengan pemilihan panjang gelombang tertentu yang dapat dilakukan dengan menggunakan prisma atau chopper, atau sinar laser seperti laser He-Ne (Helium-Neon) dengan panjang gelombang, λ = 632.8 nm. Sedangkan detektor sinar dapat digunakan berbagai macam detektor dari bahan semikonduktor yang memiliki kepekaan cukup tinggi. Jika proses deteksi ini dilakukan dengan menggunakan komputer maka akan dapat dilakukan perhitungan nilai pantulan sinar dan parameter lain dengan lebih cepat. Sudut datang sinar terhadap sumbu normal (θ) adalah sama dengan sudut pantul sinar. Untuk desain alat ini posisi sumber sinar dan detektor harus dapat diubah secara akurat. Cara lain bagi membolehkan membuat variasi sudut datang sinar adalah dengan merubah posisi sampel yang akan diukurnya dan posisi detektor.

Specifications
Spesifikasi dari alat yang kita punya sangat canggih, yaitu range panjang gelombang berkisar antara 380 nm hingga 780 nm. Disamping itu, kita bisa memilih panjang gelombang tertentu yang berkisar antara 450 nm hingga 900 nm. Resolusi yang dimiliki alat ini adalah 4,0 nm FWHM. Akurasi kecanggihan alat adalah mampu membaca ketipisan lapisan hingga 0,1 nm dengan indeks refraksinya adalah 0,005%, sedangkan kemampuan mendeteksi lapisan tipis untuk film transparant tunggal mampu membaca antara 1 nm  hingga 5.000 nm. Lebih canggih lagi adalah alat ini mampu membaca hingga 32 lapisan yang tersusun secara bertumpuk-tumpuk. Aplikasi dengan alat ini kita tidak membutuhkan waktu yang lama untuk mendapatkan hasil, hanya menunggu sekitar 5 detik.

Keuntungan
Keuntungan yang diperoleh dari alat SpecEl 2000 VIS ini antara lain : (1) tidak mengganggu sifat-sifat fisis dari permukaan sampel yang diukurnya untuk panjang gelombang tertentu yang dapat dipilih, (2) cukup sensitif untuk pengukuran antarmuka (interface) dari suatu struktur media yang memiliki ukuran cukup kecil, (3) dapat dioperasikan pada udara bebas (tidak harus pada kondisi khusus seperti ruang hampa), dan (4) dapat diperoleh hasil secara langsung (in situ) dari pengukuran. Secara umum alat ellipsometer dapat dipergunakan untuk mengukur sifat – sifat optik suatu bahan baik padat maupun cair yang memiliki sifat isotropik (sifat optik tidak tergantung arah) ataupun anisotropik (sifat optik tergantung arah). Selain itu media yang akan diukur dapat berupa lapisan tipis (thin film) atau berupa lapisan yang tebal (bulk).

Ellipsometer dapat digunakan untuk memantau fenomena perubahan suatu permukaan bahan akibat oksidasi, pemendapan lapisan, dan lain-lain. Alat ini juga dapat digunakan untuk pengukuran faktor fisik dari suatu bahan yang dapat mengakibatkan perubahan sifat-sifat optik seperti medan listrik, medan magnet, tekanan dan suhu. Alat ini digunakan secara luas di berbagai industri mikroelektronika, minyak, kedokteran, dan lain-lain. Sebagai contoh penggunaan ellipsometer dalam teknologi mikroelektronika adalah menentukan ketebalan lapisan silikon teroksidasi oleh udara bebas (SiO₂) yang terendap di atas permukaan wafer silikon (Si), juga memonitor pengaruh endapan dari gas nitrides, sulfides ke atas permukaan wafer silikon.

Selain itu di dalam teknologi kedokteran, ellipsometer dapat digunakan untuk meneliti reaksi antigen-antibodi pada lapisan tipis [1,2]. Ellipsometer yang didesain memiliki beberapa kemudahan sebagai suatu alat ukur yang dapat dikembangkan untuk berbagai aplikasi yang lebih luas lagi. Alat ini dapat dipindah-pindahkan dengan mudah sehingga fleksibel bagi pengukuran di berbagai tempat dari struktur yang ada. Kinerja alat yang relatif mudah, biaya operasional yang relatif murah dengan tingkat akurasi yang cukup tinggi ini memungkinkan untuk didesain di berbagai laboratorium.

Anda penasaran, silahkan bawa devais anda dan datang ke Laboratorium Sentral FMIPA UM atau kontak saya di soejito@yahoo.com atau di 085721219478.

Lab Sentral