Menurut dua sumber itu, tembaga (I) oksida (Cu2O) bisa dibuat dengan memanaskan lempengan tembaga. Karena kelihatannya cukup sederhana, ketertarikanku terhadap senyawa ini makin membesar. Dari browsing sekilas dan baca2 referensi, info yang kudapat adalah Cu2O merupakan semikonduktor yang umumnya berupa tipe-P (muatan pembawanya berupa hole), meskipun memang ada cara untuk membuatnya menjadi tipe-N. Pembuatan Cu2O ada banyak cara, dan salah satunya memang dengan pemanasan (thermal oxidation). Warnanya adalah kemerahan.
Ya sudah, mungkin langsung saja kita bahas eksperimen tadi.
Pertama kita siapkan PCB yang ada lapisan tembaga. Sengaja saya bentuk seperti gambar di bawah (ada bagian menonjol) supaya tepinya banyak. (saya tidak mampu menjelaskan secara ilmiah kenapa lebih baik begini, bahkan mungkin ini tidak baik sebetulnya?) Oya supaya lebih meyakinkan, permukaan yang akan dibakar saya haluskan dulu dengan cutter (bisa juga dengan amplas).
Lalu PCB saya letakkan di atas lilin aromaterapi Citronella (seharusnya ini bisa mengusir nyamuk, tapi kenapa di rumah saya tidak efektif ya??). Pembakaran sengaja saya kerjakan di luar rumah di tempat terbuka, demi alasan keamanan dan kesehatan (ada asapnya hehe).
Setelah menunggu 5 - 10 menit, hasilnya adalah gosong seperti ini:
Konon lapisan gosong itu merupakan CuO (mohon dibetulkan jika keliru), dan bisa dengan mudah dihilangkan dengan diusap menggunakan jari atau tissue (sebaiknya jangan pakai jari, kotor sekali sulit hilang soalnya).
Mestinya, bagian yang berwarna kemerahan adalah Cu2O. Sayangnya di sini kurang terlihat merah, meskipun sudah agak lebih gelap dari sebelumnya dan ada kilatan yang beda. Coba dulu dites, siapa tahu ada sifat-sifat semikonduktor?
Menurut teorinya, pada suhu ruangan semikonduktor akan memiliki hambatan tak terhingga (konduktivitas nol), karena tidak ada panas yang menyebabkan elektron berpindah dari pita valensi ke pita konduksi (elektron pada pita konduksi lah yang umumnya berperan sehingga ada aliran listrik). Untuk suhu ruangan, ya mestinya hambatannya cukup kecil, tapi tidak sekecil konduktor. Pengukuran hambatan lempengan tembaga yang masih utuh dan tidak berubah pada PCB eksperimen menunjukkan hasil 0,1 ohm. (seperti di foto bawah). Rasa-rasanya sempat terbaca persis 0,0 ohm juga pada multimeter tapi tidak ada bukti foto.
Sedangkan pengukuran hambatan pada daerah yang diduga Cu2O, hasilnya cukup beragam, mulai dari kecil sekali 6,9 ohm hingga 2,544 Kilo ohm. Ini mengindikasikan bahwa bahan yang tadinya merupakan tembaga bisa jadi sebagian telah berubah menjadi senyawa lain, tapi tidak seragam. Kalau melihat skala pembacaan hambatannya adalah kilo ohm, rasa-rasanya ini sudah bukan kategori konduktor, dan isolator pun bukan. Semoga memang semikonduktor. Ini bukti fotonya:
Untuk lebih mencari tahu apakah bahan ini semikonduktor, kita coba uji sifat rectifying-nya. Konon jaman dulu, rectifier (dioda) dengan copper oxide itu cukup lazim, seperti dikisahkan di Wikipedia. Dugaan saya (saya belum baca teorinya), prinsip dioda tersebut serupa dengan Schottky diode, yang konon terbentuk manakala logam tersambung dengan semikonduktor.
Pengujian pertama, probe merah dan hitam multimeter saya tempatkan lumayan kokoh di dua titik berbeda, dan terlihat pada foto di bawah menunjukkan hambatan 1,2 kilo ohm. Kemudian dengan hati-hati tanpa mengubah posisi probe merah sama sekali, probe hitam saya pindahkan ke bagian tembaga yang masih utuh. Hasilnya, hambatan berubah mengecil drastis menjadi terukur 0,0 ohm. Jangan-jangan ini keadaan forward bias??
Berikutnya, menguji posisi probe sebaliknya, apakah terjadi kondisi reverse bias? Mirip dengan sebelumnya, dua probe saya letakkan pada bagian yang diduga Cu2O, sampai menemukan bagian yang berhambatan sekitar 1,2 kilo ohm. Lalu sekarang yang dipindah ke bagian tembaga adalah probe merah, sedangkan probe hitam diam di tempat. Ternyata, hambatannya relatif tetap, agak naik sedikit, seperti terlihat pada foto di bawah ini:
Dengan percobaan tadi, ingin sekali rasanya percaya bahwa memang ini adalah efek penyearahan yang terjadi pada sambungan semikonduktor dengan logam. Tapi coba tes lagi dengan skema yang agak lain.
Kali ini pengaturan eksperimen dibuat menyerupai dioda di website milik pak Friedrichs, tapi jauh lebih kasar.
Jadi pada bagian yang diduga Cu2O, saya kaitkan sebuah jepit buaya kecil (di foto warnanya hijau), dan sebuah kawat timah saya tempelkan de dekat jepit buaya tadi dan mengenai bagian PCB diusahakan kokoh. Lalu, kawat timah dihubungkan dengan sebuah jepit buaya kuning. Timah yang disentuhkan pada terduga semikonduktor Cu2O dimaksudkan sebagai katoda. Jika betul bahan yang diuji ini adalah Cu2O, berarti dia merupakan semikonduktor tipe P. Sehingga, mestinya timah menjadi katoda, dan semikonduktor adalah anoda.
Secara bergantian, probe multimeter saya tempatkan pada jepit-jepit buaya yang berbeda, dan hasil yang muncul adalah sebagai berikut:
Ketika probe merah (positif) dihubungkan langsung ke suspected Cu2O, hambatan terukurnya lebih kecil dibandingkan jika probe merah (positif) dihubungkan ke timah, meskipun memang perbandinganan hambatan maju dan mundurnya tidak terlalu besar, apalagi keduanya sama-sama skala mega ohm.
Mungkinkah bahan yang diuji ini memang betul merupakan Cu2O dan memperlihatkan sifat semikonduktor yang benar, termasuk penyearahan? (semoga memang betul). Mohon komentarnya, karena saya bukan ahli Kimia atau Fisika.
No comments:
Post a Comment