Pengaruh ZnO Codoping CoX (X: Ti, Cr, Mn, dan Cu) Pada Sifat Optik dan Listrik Film Tipis Heterostruktur Co3O4/ZnO
Modifikasi ZnO dengan codoping logam transisi sangat menjanjikan untuk meningkatkan performa fotodetektor. Namun eksplorasi sistematis terhadap dopan CoX (X: Ti, Cr, Mn, dan Cu) pada film tipis berbasis spin coating masih terbatas khususnya pada bidang fotodetektor. Penelitian ini mengeksplorasi fabrikasi dan karakterisasi film tipis ZnO:CoX (X: Ti, Cr, Mn, dan Cu) serta heterostruktur Co₃O₄/ZnO:CoX yang disintesis menggunakan metode sol gel-spin coating. Analisis X-ray diffraction (XRD) menunjukkan bahwa seluruh film hasil doping membentuk struktur polikristal dalam fase heksagonal wurtzite ZnO, dengan munculnya puncak minor zinc blende pada sekitar 44,67º. Ukuran kristalit rata-rata berkisar antara 20,47-43,75 nm, menunjukkan bahwa codoping cenderung meningkatkan regangan kisi dan kepadatan cacat, kecuali pada ZnO:Co+Cu yang meningkatkkan ukuran kristal hingga ~43,75. Spektroskopi UV–Vis memperlihatkan variasi celah pita optik (Eg) antara 3,07-3,28 eV, di mana semua film menunjukkan pergeseran merah pada kisaran 370-373 nm. Pengukuran I-V meter menunjukkan bahwa semua film menunjukkan respon terhadap pencahayaan yang tertinggi teramati pada ZnO:Co dan terendah pada ZnO:Co+Mn. Performa kerja ZnO:Co memiliki sensitivitas (76,67) dan responsivitas (0,53 A/mW) tertinggi, sedangkan ZnO:Co+Cu mencapai deteksivitas tertinggi sebesar 6,15 × 10¹² Jones. Selain itu, penambahan lapisan Co₃O₄ pada film ZnO:CoX untuk membentuk heterojungsi p–n menyebabkan penurunan celah pita menjadi 1,96–2,42 eV serta munculnya dua karakter serapan, yang menunjukkan adanya kopling optik yang kuat antara lapisan Co₃O₄ dan ZnO:CoX. Namun demikian, kinerja fotodetektor Co₃O₄/ZnO:CoX umumnya menurun dibandingkan dengan film ZnO:CoX tanpa heterostruktur, kemungkinan disebabkan oleh ketidakteraturan antarmuka yang meningkatkan rekombinasi pembawa muatan. Dari semua sampel, perangkat Co₃O₄/ZnO:Co+Ti masih menunjukkan sensitivitas, responsivitas, dan deteksivitas yang relatif baik. Hasil penelitian ini menegaskan bahwa codoping dan rekayasa heterostruktur adalah strategi menjanjikan untuk memodifikasi sifat ZnO, namun keberhasilan aplikatifnya sangat bergantung pada kontrol dopan dan kualitas antarmuka secara tepat.
URI
https://repo.itera.ac.id/depan/submission/SB2508140007
Keyword
Film tipis ZnO, codoping logam transisi, Co₃O₄, he