Lapisan tipis transparent conducting oxide (TCO) memiliki celah pita 3 hingga 4,2 eV. Bahan ini menunjukkan sifat listrik dan optik yang cukup baik. Selain itu, TCO memiliki penyerapan optic yang dapat diabaikan di wilayah spectrum yang terlihat. TCO diklasifikasikan menjadi dua dua jenis yaitu saturable absorber (SA) dan reverse saturable absorber (RSA). Transisi dari dasar ke keadaan tereksitasi menghasilkan perilaku SA, dimana penyerapan menurun dengan meningkatnya intensitas cahaya dan berpuncak pada saturasi. Sebaliknya, RSA menyebabkan penyerapan yang tereksitasi. Penyerapan pada RSA ini akan meningkat seiring meningkatnya intensitas cahaya.
Film tipis TCO ini terbuat dari berbagai bahan, termasuk indium, timah, kadmium, dan seng oksida, serta campuran dari logam lainnya. Film dari indium-doped tin oxide (ITO) mendapat banyak perhatian karena memiliki hambatan listrik yang cukup rendah, transparasi optic sangat tinggi (lebih dari 80%) dalam rentang panjang gelombang tampak, serta menjadi bahan penghantar listrik yang baik.
Dalam penelitian ini, film ITO akan diendapkan pada substrat kaca dengan menggunakan sputtering magnetron pada suhu kamar. Pengaruh panjang gelombang eksitasi dan daya laser pada karakteristik optic nonlinear dari film tipis ITO diselidiki untuk dua ketebalan ITO yang berbeda yaitu 170 dan 280 nm.
System deposisi menggunakan sputtering digunakan untuk membuat lapisan film tipis ITO dengan berbagai ketebalan pada substrat kaca yang telah dibersihkan sebelumnya pada suhu kamar. Data serapan optic dari berbagai ketebalan film tipis ITO dalam rentang panjang gelombang dari 200 hingga 1100 nm memiliki transparansi optic yang baik.
Pada penelitian ini, mikroskop electron digunakan untuk mengamati sifat optic linear dari film tipis. Studi penyerapan nonlinear teknik Z-scan aperture terbuka dari film tipis ITO menunjukkan RSA. Sifar penyerapan nonlinear dari film tipis ITO ini dilakukan dengan memanfaatkan femtosecond (100 fs), tingkat pengulangan tinggi (80 MHz), dan pulsa near infrared (NIR). Ketebalan ITO pada 280 nm dan 170 nm pada peningkatan panjang gelombang dari 750 menjadi 820 nm mereduksi koefisien absorbsi ITO film dari 15.88 x 10-7 menjadi 9.43 x 10-7 cm/W dan dari 6.72 x 10-7 menjadi 5.15 x 10-7 cm/W. Berbeda dengan ketebalan film, koefisien penyerapan nonlinear memiliki nilai yang berbanding terbalik dengan panjang gelombang laser. Pada penelitian ini juga dihasilkan adanya korelasi yang sangat jelas antara batas optic dan ketebalan film tipis dari ITO.
Penulis : Prof. Dr. Retna Apsari, M.Si
Informasi detail dari riset ini dapat dilihat pada tulisan kami di:
Samad, F.A., Abdel-wahab, M.Sh., Tawfik, W.Z., Qayyum, H., Apsari, R., Mohamed T : Thickness-dependent nonlinear optical properties of ITO thin films
