Karakterisasi Kelistrikan Transistor Efek Medan Berbasis Silikon Photovoltaic Dengan Deposisi Nanopartikel Karbon Sebagai Material Kanal

Oleh :
Dhimas Tegar Prianggita Adli - I0722020 - Fak. Teknik

Penelitian ini bertujuan untuk memfabrikasi transistor efek medan (FET) berbasis silikon photovoltaic monokristalin dengan memanfaatkan nanopartikel karbon (CNP) sebagai material kanal, serta menganalisis karakteristik kelistrikan perangkat yang dihasilkan. CNP yang digunakan merupakan hasil sintesis menggunakan metode submerged arc discharge dalam media etanol 10% dengan variasi arus pembentukan 40 A, 70 A, dan 100 A. Fabrikasi perangkat dilakukan dengan memanfaatkan busbar perak bawaan sel surya sebagai elektroda source dan drain, serta menambahkan elektroda gate menggunakan pasta silver dengan konfigurasi side-gate. Karakterisasi substrat menggunakan metode four-point probe menghasilkan nilai resistivitas 1,07 Ω.cm pada sisi atas yang teridentifikasi sebagai lapisan tipe-n dengan dopant density sekitar 4 × 1015 /cm³, dan 6,755 mΩ.cm pada sisi bawah yang teridentifikasi sebagai lapisan tipe-p terdegenerasi dengan dopant density sekitar 9 × 1018 /cm³. Pengujian resistivitas lapisan CNP menunjukkan nilai terendah pada CNP 100 A sebesar 0,279 Ω.cm pada substrat dengan SiN, sedangkan pada substrat tanpa SiN nilai resistivitas jauh lebih stabil berkisar 0,507 hingga 0,554 Ω.cm. Karakteristik I-V pada substrat dengan lapisan SiN menunjukkan bahwa CNP 40 A menghasilkan kanal yang terlalu konduktif sehingga gate kehilangan kemampuan kontrolnya, sedangkan CNP 70 A menunjukkan karakteristik transistor paling mendekati ideal dengan pergeseran tegangan threshold paling teratur. Setelah lapisan SiN dihilangkan, seluruh variasi CNP menunjukkan peningkatan kontrol gate secara signifikan, dengan CNP 100 A menunjukkan performa cut-off paling unggul. Analisis hysteresis melalui Delta IDS menunjukkan bahwa CNP 70 A menghasilkan proses charging dan discharging yang paling konsisten pada substrat dengan SiN, sedangkan CNP 100 A menunjukkan proses discharging paling efisien pada substrat tanpa SiN. Keberadaan lapisan SiN terbukti berpengaruh signifikan terhadap karakteristik kelistrikan perangkat, baik melalui hambatan elektrostatik yang mengurangi efektivitas kontrol gate maupun melalui efek trapping muatan pada antarmuka SiN-silikon yang menyebabkan ketidakstabilan arus.