Plasma-immersion ion implantation

Plasma-immersion ion implantation

Plasma-immersion ion implantation adalah teknik modifikasi permukaan yang mengekstraksi ion dari plasma dengan menggunakan pulsa tegangan tinggi DC. Proses implantasi ion menyebabkan injeksi berkas cahaya ion berenergi ke dalam suatu material yang dapat mengubah struktur dan komposisi atom. Implantasi ion konvensional dilakukan ruang vakum dimana sumber ion digunakan untuk membuat berkas cahaya ion yang kuat untuk di implantasikan. Berkas ion harus difokuskan dan dipercepat oleh beda potensial beberapa puluhan sampai  ratusan kV yang membuat teknik ini kompleks dan mahal.

            Pada plasma-immersion ion implantation (PIII) atau juga disebut plasma source ion implantation (PSII), sejumlah langkah yang diperlukan dalam metode konvensional dapat dihilangkan, seperti ekstraksi berkas cahaya, fokus dan pemindaian terhadap bahan target. Sebaliknya, bahan target 'Tenggelam'  dalam plasma, dan ion secara langsung diekstraksi dari plasma dan dipercepat ke arah target oleh sejumlah tegangan tinggi negatifpulsa.

PIII telah menjadi proses rutin dalam semikonduktor Industri, terutama untuk doping target. Untuk memperoleh fluks implantasi tinggi pada tekanan rendah, sebagian besar digunakan sumber ECR (biasanyadi 2,45 GHz dan tekanan sebesar 0,1 Pa atau lebih rendah). Selain itu, teknologi ini juga penting dalam industri metalurgi untuk membuat campuran permukaan baru dengan meningkatkan kekerasan yang dapat mengurangi korosi dan tahan dalam pemakaian.

Aktivasi permukaan dan fungsionalisai polimer

Ketika sebuah plasma saling kontak dengan polimer, dapat menimbulkan modifikasi  kimia dan fisik pada permukaan. Dengan cara ini, bahan dengan sifat yang diinginkan dapat diperoleh, seperti wettability, adhesi, penghalang pelindung, bahan selektivitas dan bahkan biokompatibilitas. Perlakuan permukaan plasma memungkinkan modifikasi karakteristik permukaan polimer untuk mendapatkan meningkatkan ikatan, tanpa mempengaruhi sifat bulk.

Permukaan polimer aktivasi dilakukan dengan eksposur terhadap plasma non-polimer, seperti seperti O2, N2, NH3 dan gas inert. Penembakan oleh partikel energik memutus ikatan kovalen pada permukaan, mengarah ke pembentukan radikal permukaan. Sehingga akhirnya dapat bereaksi dengan jenis plasma aktif untuk membentuk group fungsional aktif kimia yang berbeda di permukaan. Permukaan polimer juga dapat difungsikan oleh Plasma induced grafting, yang merupakan kombinasi aktivasi plasma dan kimia konvensional. Sebuah gas inert (biasanya argon atau helium) digunakan untuk mengaktifkan permukaan polimer, dengan membentuk radikal, misalnya:

Setelah aktivasi plasma :

Polimerisasi plasma

Selain aktivasi permukaan polimer, lapisan polimer tipis juga dapat disimpan oleh apa yang disebut plasma polimerisasi. lapisan yang disimpan disebut polimer plasma, dan umumnya sifat kimia dan sifat fisik yang berbeda dari polimer konvensional. Ciri-ciri polimerisasi plasma adalah :

·         Plasma polimer tidak ditandai dengan mengulang unit, seperti polimer konvensional

·         Sifat-sifat dari polimer plasma tidak ditentukan oleh monomer yang digunakan tetapi parameter plasma.

·         monomer yang digunakan untuk polimerisasi plasma tidak harus mengandung grup fungsional

Aplikasi polimerisasi plasma adalah biomedis (misalnya amobil enzim, organel dan sel-sel, sterilisasi dan pasteurisasi, kantong darah, pembuluh darah, ginjal buatan, dll), industri tekstil (misalnya anti-mudah terbakar, anti-elektrostatik pengobatan, hidrofilik perbaikan, air-repellence, pencelupan afinitas, dll), elektronik (misalnya semikonduktor amorf), listrik (isolator, dielektrik film tipis, pemisahan membran untuk baterai), dan lain-lain.

Cleaning

Membersihkan permukaan berarti penghapusan semua residu yang tidak diinginkan, seperti kontaminan oksida, logam, dan organik atau photoresist di industri semikonduktor.

Dalam kasus kontaminan organik, masalah ini dapat diselesaikan dengan penguapan, daan selanjutnya penghapusan dari komponen volatil dari fasa gas. Sebuah plasma pembersi mengandung gas oksidasi (misalnya O2), yang mengubah permukaan kontaminan menjadi oksida stabil.

Ashing

Ashing  ini terutama digunakan untuk menghapus fragmen organik dari permukaan anorganik. Oleh karena itu, aplikasi dari ashing erat kaitannya dengan pembersihan. Plasma ashing biasanya dilakukan di sebuah plasma  O2 meskipun untuk aplikasi tertentu (misalnya protein) plasma  H2 juga dapat digunakan. Berikut merupakan representasi skematik ashing :

Memindahkan sebuah photoresist (terdiri dari karbon dan hidrogen) dengan oksigen. Plasma membuat oksigen bereaksi dengan resist untuk membuat zat yang mudah menguap seperti CO₂, CO, dan uap air. Kemudian di pompa keluar dari reaktor

Oksidasi

Oksidasi juga merupakan bentuk modifikasi  permukaan. Bila permukaan logam atau semikonduktor terbenam dalam plasma oxygen/argon, lapisan oksida dapat terbentuk di atas permukaan. Ketika permukaan berada pada 'potensial floating ‘, tidak ada arus mengalir menuju substrat selama pertumbuhan oksida  disebut ‘plasma oksidasi '. Jenis plasma (netral, elektron, positif dan ion negatif) dapat mencapai substrat dengan difusi, dan lapisan oksida yang terbentuk umumnya tipis, biasanya 10 kurang dari nm. Ketika bias positif diterapkan pada permukaan, elektron dan ion negative dipercepat ke substrat, dan pertumbuhan oksida dirangsang. Proses ini kemudian umumnya disebut 'plasma anodization', dan lapisan oksida dapat mencapai ketebalan beberapa 𝜇m.

Pengerasan permukaan

Proses pengerasan permukaan (surface hardening) adalah suatu perlakuan (treatment) yang diterapkan pada suatu logam agar diperoleh sifat-sifat tertentu. Dan agar dicapai hasil yang memadai, maka pelaksanaan dari suatu perlakuan harus memperhitungkan aspek metalurgi dan peralatan yang tersedia, supaya supaya dapat dipilih proses-proses perlakuan yang sesuai pada suatu logam untuk maksud tertentu dengan ekonomis, juga agar dapat ditentukan tingkat kualitas yang akan dihasilkan.
Pproses pengerasan permukaan ini terbagi dua macam;

·         proses pengerasan permukaan dengan cara merubah struktur mikro tanpa merubah komposisi kimia bahan, seperti flame hardening.

·         proses pengerasan permukaan dengan merubah struktur mikro dan komposisi kimia bahan, seperti karburasi, nitridasi dan nitrokarburasi.

Proses surface hardening terdiri dari:

·         Carborizing

·         Carbonitriding

·         Nitriding

Pada proses carborizing dan carbonitriding masuknya unsur karbon atau karbon dan nitrogen dilakukan pada temperatur austenisasi sedangkan proses nitriding masuknya unsur nitrogen berlangsung pada temperatur transformasi bawah. Setelah proses carborizing atau carbonitriding, inti masih tetap mempunyai kandungan karbon rendah (0,1 – 0,3%C) dan kulitnya mempunyai kandungan karbon maksimum 0,83%C (komposisi eutectoid). Nitriding adalah proses pengerasan permukaan dengan jalan mendifusikan unsur nitrogen ke permukaan larutan pada logam/baja dan besi cor feritik, yaitu dengan cara memanaskan dan menahan logam/baja dan besi cor tersebut pada temperatur dibawah temperatur kritis bawah (antara 500-590oC) selama periode waktu tertentu dalam kontak dengan gas atau cairan yang mengandung unsur nitrogen.

Lampu elektroda bertekanan rendah

Lampu fluorescene merupakan lampu elektroda bertekanan rendah. Lampu Fluorescent adalah jenis lampu yang di dalam tabungnya terdapat sedikit mercury, gas argon dengan tekanan rendah, dan serbuk phosphor yang melapisi seluruh permukaan bagian dalam kaca tabung lampu tersebut. Tabung ini mempunyai dua elektroda pada masing-masing ujungnya. Elektroda maksudnya adalah kawat pijar sederhana. Saat kita menyalakan lampu, arus mengalir pada elektroda kemudian elektron-elektron di dalamnya akan berpindah tempat dari ujung yang satu ke ujung tabung yang lain. Energi listrik ini juga merubah mercury dari cairan menjadi gas sehingga pada saat bersamaan atom mercury yang berupa gas ini akan tertabrak oleh elektron. Tabrakan ini menyebabkan energi elektron meningkat. Ketika energi elektron kembali normal saat itulah elektron-elektron itu melepaskan energi menjadi cahaya ringan.

Pengoperasian lampu fluorescent membutuhkan setidaknya tabung lampu fuorescent, starter, dan ballast dan opsional ditambah dengan kapasitor untuk memperbaiki faktor daya yang ditimbulkan ballast sebagai induktor. Starter merupakan komponen bimetal yang dibangun di dalam sebuah tabung vacuum yang biasanya diisi gas neon. Starter berguna untuk start-up sebagai switch untuk memanggil ballast agar mengeluarkan spike tegangan tinggi sehingga elektron dalam tabung bergerak dari elektroda satu ke elektroda yang lainnya. Hal ini terjadi berulang-ulang sampai elektroda dialiri arus yang cukup sehingga kadang atau sering kita melihat lampu ini berkedip saat pertama dinyalakan.

Berikut adalah jenis-jenis lampu fluorescent yang dibedakan dari bentuknya:

·         Linear fluorescent

Ini adalah lampu fluorescent klasik berbentuk memanjang.

·         Non-Linear fluorescent

Jenis yang satu ini bentuknya ada yang lingkaran, letter "U", dan ada juga yang berbentuk panel modul seperti papan.

·         Compact Fluorescent (CFL)

Lampu ini dibagi dua jenis lagi yakni self-ballasted atau ballast yang sudah terinstall di dalam rangkaian lampu sehingga tinggal pakai seperti yang sekarang banyak kita jumpai sebagai lampu SL yang dapat langsung dipasang pada fitting ulir biasa. Satu lagi lampu CFL yang haris memasangkan dengan ballast sendiri dan fitting khusus seperti linear fluorescent namun yang satu ini bentuknya sangat ringkas dan kecil.

Lampu Fluorescent saat ini sudah sangat luas penggunaannya baik untuk penerangan rumah maupun industri dan perkantoran. Lampu jenis ini termasuk dalam kategori Lampu Hemat Energi. Faktor utamanya yaitu intensitas cahaya yang dikeluarkan lebih tinggi daripada lampu pijar dalam hitungan watt yang sama. Kelebihan yang lain yaitu usia pakai cukup panjang rata-rata produsen mengKlaim sampai 20ribu jam pemakaian. Bidang pencahayaan lebih luas dibanding dengan lampu pijar ataupun halogen. Temperatur lampu lebih rendah. Selain itu produknya bermacam-macam jenis, bentuk dan warnanya. Warna dari lampu ini banyak juga macamnya. kelemahan lampu fluorescent ini adalah :

·         harga lampu yang tinggi

·         ballast konvensional berupa kumparan induksi magnetik selain mempengaruhi harga juga sering merugikan ketika terjadi minor fault mengakibatkan suara mendengung, namun hal ini bisa diatasi dengan menggantinya dengan menggunakan ballast elektronik.

·         masalah limbah lampu fluorescent yang banyak pihak menyebutkan limbah lampu ini mengandung banyak unsur gas beracun dan mercury atau air raksa selain dari serbuk phosphor. Meskipun saat ini ada program daur ulang lampu jenis fluorescent ini namun belum ada di Indonesia. Bahkan penanganan limbahnya masih bercampur dengan limbah rumah tangga lainnya.