Pengaruh suhu sintering terhadap magnetodielektrik senyawa Spintronik Ti0,97Mn0,03O2±δ

Kata Kunci: Suhu sintering, Magnetodielektrik, Spintronik, Ti0,97Mn0,03O2± δ.

Spintronik merupakan senyawa baru dari suatu bahan semikonduktor yang didoping dengan bahan magnetik. Bahan ini memanfaatkan spin dari bahan magnetik dan elektronik dari bahan semikonduktor yang sifat semikonduktivitasnya dipengaruhi medan magnet. Spintronik dibentuk dengan menambahan bahan ferromagnetik dalam semikonduktor yang akan berpengaruh pada sifat dielektriknya. Sifat ini dikenal dengan magnetodielektrik. Dalam tulisan ini dilaporkan kajian tentang pengaruh suhu sintering sintering terhadap magnetodielektrik senyawa Spintronik Ti0,97Mn0,03O2± δ.

Metode yang digunakan dalam penelitian ini adalah metode eksperimen murni. Sintesis bahan dilakukan dengan menggunakan metode reaksi padatan. Karakterisasi sifat fisis berupa konstanta dielektrik sebagai fungsi medan magnet dilakukan dengan metode pengukuran kapasitansi dengan nalisis kuantitatif menggunakan “Fitting” tidak langsung untuk bahan yang dikarakterisasi tanpa medan. Langkah pertama adalah penyiapan bahan, penimbangan bahan, sintering, kemudian sampel dikarakterisasi dielektrisitasnya pada berbagai medan magnet. Penelitian ini dilakukan di Laboratorium Fisika Material Universitas Negeri Malang mulai bulan Juli s/d Oktober 2008. Penelitian ini menggunakan bahan dasar TiO2 dengan kemurnian 99 % dan MnO2 dengan kemurnian 99 % disintering selama 4 jam pada suhu 800 0C, 900 0C, 1000 0C, 1100 0C, 1200 0C. Konstanta dielektrik diperoleh dengan metode kapasitansi yang diukur dengan berbagai medan magnet.

Hasil penelitian menunjukkan semakin tinggi suhu sintering pada senyawa spintronik Ti0,97Mn0,03O2±δ konstanta dielektrik semakin naik dengan pola mengikuti laju perubahan fase Arrhenius. Perubahan nilai konstanta dielektrik tanpa medan magnet dapat dijelaskan bahwa semakin tinggi suhu sintering semakin banyak atom Mn yang menggantikan posisi Ti. Penggantian ini mengakibatkan jarak Ti_O semakin dekat karena jari-jari atomik Mn (161 pm) lebih kecil dari pada jari-jari Ti (176 pm). 

Magnetodielektrik dalam medan magnet memiliki pola yang sama seperti tanpa medan magnet. Nilai konstanta dielektrik meningkat dengan bertambahnya medan magnet. Perubahan nilai konstanta dielektrik dengan medan magnet dimungkinkan karena pengaruh medan magnet luar yang berusaha mensejajarkan arah spin pada bahan tersebut. Sehingga bahan termagnetisasi dengan struktur tertentu. Peran medan magnet terhadap senyawa ini karena adanya doping Mn yang mempengaruhi medan elektromagnetik disekitar Mn maupun Ti, yang mempengaruhi induksi polarisasi bahan spintronik.