SIFAT FOTOLUMINESENSI KACA DAN KARAKTERISASINYA
Thursday, December 11, 2014
Kaca merupakan material
keramik modern yang memiliki aplikasi yang luas di berbagai bidang. Aplikasi
material kaca tidak terlepas dari pengetahuan dasar tentang sifat fisis
material ini, seperti sifat optik, sifat mekanik, maupun sifat kelistrikannya.
Salah satu tinjauan yang menarik untuk diketahui adalah sifat optik kaca.
Pengetahuan sifat
optika kaca membawa perkembangan aplikasi kaca pada penggunaan praktis seperti
saklar optik, wave guide, teknologi
laser maupun optical amplifier [1].
Sifat optik kaca diantaranya adalah fotoluminesensi, absorbansi, indeks bias,
dispersi optik, dan lain-lain. Sifat fotoluminesensi kaca menjadi topik yang
menarik untuk dikaji pada di era modern ini. Amjad, dkk (2012) mempelajari
sifat luminesensi dari kaca Magnesium-Tellurite yang berpotensi sebagai laser
dengan band-gap energi yang lebar[2]. Adapun Ren, dkk (2014) mempelajari sifat
luminesensi kaca Ce/Tb/Eu Cco yang didoping calcium borosilikat pada penambahan
Eu2O3 yang berpotensi untuk aplikasi LED berwarna putih
[3]. Sifat fotoluminesensi kaca tersebut dapat dikarakterisasi menggunakan alat
spektroskopi luminesensi.
A. Fotoluminesensi
Fenomena yang
melibatkan penyerapan energi dan emisi cahaya secara umum disebut dengan
lumenesensi [4]. Fotoluminesensi merupakan emisi cahaya secara spontan dari
sebuah material yang mengalami eksitasi optik. Saat energi cahaya dari luar
diberikan pada material cukup besar, maka foton akan terserap dan electron
mengalami eksitasi. Seringkali, eksitasi tersebut tidaklah stabil sehingga
electron kembali pada keadaan dasarnya. Saat electron kembali pada keadaan
dasar inilah cahaya dipancarkan [5]. Salah satu fenomena fotoluminesensi pada
material kaca tampak telah dilaporkan oleh Lee, dkk (2013) pada gambar 1
Spectrum PL beragam
bergantung pada jenis materialnya sehingga melalui karakterisasi sifat ini
sifat khas dari material dapat dipelajari. Sifat khas dari material melalui
karakterisasi PL dapat diketahui melalui spectrum fotoluminesensinya. Setiap
bahan fotoluminesensi memiliki karakterisasi kahs Contoh spektrum
fotoluminesensi dapat ditunjukkan pada gambar 2.
 |
| Gambar 2. Fotoluminesensi pada kaca dari Sekam Padi |
Gambar 2 menunjukkan
spectrum fotoluminesensi kaca PL dari sekam padi yang diperoleh Lee, dkk pada
tahun 2013. Garis berwarna hitam menunjukkan spektrum fotoluminesensi pada kaca
PL dari sekam padi yang telah dipapari sinar menit selama 2 menit, sedangkan
garis berwarna hijau setelah 5 menit. Emisi cahaya yang dimiliki kaca PL dari
sekam padi berada pada daerah 500 nm menunjukkan kaca dari jenis ini
memancarkan cahaya pada daerah spectrum hijau.
Efek Fotoluminesensi
pada kaca biasanya digunakan pada konteks devais semikonduktor berbasis
opto-elektronik seperti semikonduktor laser atau amplifier.
B. Spektroskopi Fotoluminesensi
Spektroskopi
fotoluminesensi merupakan sebuah metode non-kontak dan non destruktif untuk
mengetahui struktur eletronik dari suatu material. Adapun desain alatnya dapat
dilihat pada gambar 2.
 |
| Gambar 2. Desain Alat Spektroskopi PL |
Prinsip dasar alat ini
adalah cahaya dari laser dipaparkan secara langsung pada sampel. Sampel
tersebut akan menyerap cahaya tersebut dan menyebabkan foto-eksitasi (eksitasi
foton). Foto-eksitasi tersebut kemudian
menyebabkan material melompat pada keadaan elektronik yang lebih tinggi dan
kembali pada keadaan dasar dengan memancarkan foton. Pancaran foton tersebut
kemudian difokuskan pada lensa yang kemudian akan diurai pada spectrometer dan
dialanisis oleh detector yang dapat diilustrasikan melaui gambar 3.
Beberapa sifat material
yang dapat dikarakterisasi mengguanakan spectroskopi PL adalah :
a.
Energi Band-gap
b.
Level impuritas dan deteksi cacat
Kristal
c.
Kualitas material
DAFTAR
PUSTAKA
[1] Sulhadi, Structural and Optical Properties of Erbium Doped Tellurite Glasses,
Thesis, UTM (2007), pp.
[2] Amjad, R.J., M.R. Sahar, Samavati S.
K. Ghoshal, R. Arifin, , M. R. Dousti, S. Naseem, S. Riaz, Annealing Time Dependent
Up-conversion Luminescence Enhancement in Magnesium-Tellurite Glass, Journal
of Luminescence (2012), pp.
[3] Ren, L., Xiaoqing Du, Xiaohua, L.,
Lei Jin, Wein Chen, Effect of sintering temperature
on the luminescent properties of Eu Cco-doped high silica glass, Journal of
Non-Crystalline Solids 366 (2013), pp. 30–34
[4] Ren, L., Xiaohua Lei, Xiaoqing Du,
Lei Jin, Weimin Chen, Yong’an Feng, Effect of Eu2O3concentration on luminescent
properties of Ce/Tb/Eu Cco-doped calcium borosilicate glass for white LED, Journal
of Luminescence 142 (2013), pp. 150–154
[5] Shinde, Kartik N.; Dhoble, S.J.;
Swart, H.C.; Park, Kyeongsoon, “Basic Mechanisms of Photoluminescence” in Phosphate
Phosphors for Solid-State Lighting vol 174, Berlin Heidelberg : Springer-Verlag
(2013), pp. 49-59
[6] Lee, T., Radzali Othman, Fei-Yee
Yeoh, Development of photoluminescent
glass derived from rice husk, biomass and bioenergy 59 (2013), pp. 380-392
[7] http://www.horiba.com/scientific/products/photoluminescence/