CMOS

Complementary metal–oxide–semiconductor (CMOS) atau semikonduktor–oksida–logam komplementer, adalah sebuah jenis utama dari rangkaian terintegrasi. Teknologi CMOS digunakan di mikroprosesor, pengontrol mikro, RAM statis, dan sirkuit logika digital lainnya. Teknologi CMOS juga digunakan dalam banyak sirkuit analog, seperti sensor gambar, pengubah data, dan trimancar terintegrasi untuk berbagai jenis komunikasi. Frank Wanlass berhasil mematenkan CMOS pada tahun 1967 (US Patent 3,356,858).

CMOS juga sering disebut complementary-symmetry metal–oxide–semiconductor or COSMOS (semikonduktor–logam–oksida komplementer-simetris). Kata komplementer-simetris merujuk pada kenyataan bahwa biasanya desain digital berbasis CMOS menggunakan pasangan komplementer dan simetris dari MOSFET semikonduktor tipe-p dan semikonduktor tipe-n untuk fungsi logika.

Dua karakter penting dari CMOS adalah kekebalan desahnya yang tinggi dan penggunaan daya statis yang rendah. Daya hanya diambil saat transistor dalam CMOS berpindah di antara kondisi hidup dan mati. Akibatnya, peranti CMOS tidak menimbulkan bahang sebanyak sirkuit logika lainnya, seperti logika transistor-transistor (TTL) atau logika NMOS, yang hanya menggunakan peranti tipe-n tanpa tipe-p. CMOS juga memungkinkan chip logika dengan kepadatan tinggi dibuat.

Kalimat "metal–oxide–semiconductor" atau semikonduktor–logam–oksida adalah sebuah sebutan pada struktur fisik beberapa transistor efek medan, memiliki gerbang elektrode logam yang terletak di atas isolator oksida logam, yang juga berada di atas bahan semikonduktor. Aluminium digunakan pertama kali, tetapi sekarang digunakan bahan polisilikon. Gerbang logam lain dibuat seiring kedatangan material dielektrik permitivitas tinggi di dalam proses pembuatan CMOS, seperti yang diumumkan oleh IBM dan Intel untuk node 45 nanometer dan lebih kecil.

Sumber:wikipedia

Read more »

Silikon dioksida (SiO2)

Senyawa kimia silikon dioksida, juga dikenal sebagai silika (dari silex Latin), adalah oksida silicon dengan rumus kimia SiO₂. Telah dikenal sejak jaman dahulu karen kekerasannya. Silika ini paling sering ditemukan di alam sebagai pasir atau kuarsa, serta di dinding sel diatom.

Silika diproduksi dalam beberapa bentuk termasuk leburan kuarsa, kristal, silica kesal (atau silica pyrogenic, merek dagang Aerosil atau Cab-O-Sil), silika koloid, gel silika,dan Aerogel.

Pembentukan oksida sebagai dielektrik untuk mencegah masuknya ketidakmurnian ke dalam bagian yang tidak dikehendaki, dipergunakan lapisan SiO₂. Efek dielektrik pada difusi ketidakmurnian terjadi bila konstanta difusi dari ketidakmurnian dalam SiO₂ sangat kecil. Dengan demikian, konsentrasi atom ketidakmurnian pada permukaan sangat cepat menurun, karena adanya gejala pengasingan (segregasi) pada perbatasan SiO₂-Si maka konsentrasi ketidakmurnian pada permukaan Si sangat rendah (Reka, 1982)

Struktur kristal SiO₂

Struktur tetrahedral unit silika (SiO₄), blok bangunan dasar dari kaca paling ideal.

Pada sebagian besar silikat, atom Si menunjukkan koordinasi tetrahedral, dengan 4 atom oksigen yang mengelilingi sebuah atom Si pusat. Contoh yang paling umum adalah dilihat dalam bentuk Kristal kuarsa SiO₂ silika.

Read more »

Magnesium

Magnesium adalah unsur kimia dalam tabel periodik yang memiliki simbol Mg dan nomor atom 12 serta berat atom 24,31. Magnesium adalah elemen terbanyak kedelapan yang membentuk 2% berat kulit bumi, serta merupakan unsur terlarut ketiga terbanyak pada air laut. Logam alkali tanah ini terutama digunakan sebagai zat campuran (alloy) untuk membuat campuran alumunium-magnesium yang sering disebut "magnalium" atau "magnelium".

Magnesium merupakan salah satu jenis logam ringan dengan karakteritik sama dengan aluminium tetapi magnesium memiliki titik cair yang lebih rendah dari pada aluminium. Seperti pada aluminium, magnesium juga sangat mudah bersenyawa dengan udara (Oksgen).Perbedaannya dengan aluminium ialah dimana magnesium memiliki permukaan yang keropos yang disebabkan oleh serangan kelembaban udara karena oxid film yang terbentuk pada permukaan magnesium ini hanya mampu melindunginya dari udara yang kering.Unsur air dan garam pada kelembaban udara sangat mempengaruhi ketahanan lapisan oxid pada magnesium dalam melindunginya dari gangguan korosi.Untuk itu benda kerja yang menggunakan bahan magnesium ini diperlukan lapisan tambahan perlindungan seperti cat atau meni.

Magnesium murni memiliki kekuatan tarik sebesar 110 N/mm² dalam bentuk hasil pengecoran (Casting), angka kekuatan tarik ini dapat ditingkatkan melalui proses pengerjaan. Magnesium bersifat lembut dengan modulus elsatis yang sangat rendah. Magnesium memiliki perbedaan dengan logam-logam lain termasuk dengan aluminium, besi tembaga dan nickel dalam sifat pengerjaannya dimana magnesium memiliki struktur yang berada didalam kisi hexagonal sehingga tidak mudah terjadi slip. Oleh karena itu,magnesium tidak mudah dibentuk dengan pengerjaan dingin.Disamping itu, presentase perpanjangannya hanya mencapai 5 % dan hanya mungkin dicapai melalui pengerjaan panas.

a.  Sifat Fisik Magnesium

b.  Sifat Kimia Magnesium

Ø  Magnesium oksida merupakan oksida basa sederhana.

Ø  Reaksi dengan air:

                       MgO    + H₂O   -->  Mg(OH)²

Ø  Reaksi dengan udara:

                       Menghasilkan MO dan M₃N₂ jika dipanaskan.

Ø  Reaksi dengan Hidrogen:

                       tidak bereaksi

Ø  Reaksi dengan klor:

                       M  +  X₂    -->  (dipanaskan)  -->   MX₂ (garam)

c.   Sifat mekanik Magnesium

·           Rapat massa magnesium adalah 1,738 gram/cm3.

·       Magnesium murni memiliki kekuatan tarik sebesar 110 N/mm2 dalam bentuk hasil pengecoran (Casting)

1.3  Proses Pembuatan Magnesium

Magnesium adalah elemen logam terbanyak ketiga (2%) di kerak bumi setelah besi dan aluminium. Kebanyakan magnesium berasal dari air laut yang mengandung 0,13% magnesium dalam bentuk magnesium klorida. Pertama kali diproduksi pada tahun 1808, logam magnesium dapat didapat dengan cara electrolitik atau reduksi termal. Pada metode elektrolisis, air laut dicampur dengan kapur (kalsium hidroksida) dalam tangki pengendapan.Magnesium hidroksida presipitat mengendap, disaring dan dicampur dengan asam klorida.Larutan ini mengalami elektrolisis (seperti yang dilakukan pada aluminium); agar eksploitasi menghasilkan logam magnesium, yang kemudian dituang/dicor menjadi batang logam untuk diproses lebih lanjut ke dalam berbagai bentuk.

Dalam metode reduksi thermal, batuan mineral yang mengandung magnesium (dolomit, magnesit, dan batuan lainnya) dibagi dengan reduktor (seperti ferrosilicon serbuk, sebuah paduan besi dan silikon), dengan memanaskan campuran di  dalam ruang vakum. Sebagai hasil reaksi ini, wujud uap dari magnesium, dan uap tersebut mengembun menjadi kristal magnesium. Kristal ini kemudian meleleh, halus, dan dituang menjadi batang logam untuk diproses lebih lanjut ke dalam berbagai bentuk.

1.4  Magnesium dan paduan magnesium

Magnesium (Mg) adalah logam teknik ringan yang ada, dan memiliki karakteristik meredam getaran yang baik. Paduan ini digunakan dalam aplikasi struktural dan non-struktural dimana berat sangat diutamakan. Magnesium juga merupakan unsur paduan dalam berbagai jenis logam nonferro.

Paduan magnesium khusus digunakan di dalam pesawat terbang dan komponen rudal, peralatan penanganan material, perkakas listrik portabel, tangga, koper, sepeda, barang olahraga, dan komponen ringan umum. Paduan ini tersedia sebagai produk cor/tuang (seperti bingkai kamera) atau sebagai produk tempa (seperti kontruksi dan bentuk balok/batangan, benda tempa, dan gulungan dan lembar plat). Paduan magnesium juga digunakan dalam percetakan dan mesin tekstil untuk meminimalkan gaya inersia dalam komponen berkecepatan tinggi.

Karena tidak cukup kuat dalam bentuk yang murni, magnesium dipaduankan dengan berbagai elemen untuk mendapatkan sifat khusus tertentu, terutama kekuatan untuk rasio berat yang tinggi. Berbagai paduan magnesium memiliki pengecoran, pembentukan, dan karakteristik permesinan yang baik. Karena magnesium mengoksidasi dengan cepat (pyrophpric), ada resiko/bahaya kebakaran, dan tindakan pencegahan yang harus diambil ketika proses permesinan, grindling, atau pengecoran pasir magnesium. Meskipun demikian produk yang terbuat dari magnesium dan paduannnya tidak menimbulkan bahaya kebakaran selama penggunaannya normal.

Sifat-sifat mekanik magnesium terutama memiliki kekuatan tarik yang sangat rendah.Oleh karena itu magnesium murni tidak dibuat dalam teknik.Paduan magnesium memiliki sifat-sifat mekanik yang lebih baik serta banyak digunakan Unsur-unsur paduan dasar magnesium adalah aluminium, seng dan mangan.

Penambahan Al diatas 11%, meningkatkan kekerasan, kuat tarik dan fluidity (keenceran) Penambahan seng meningkatkan ductility (perpanjangan relative) dan castability (mampu tuang).Penambahan 0,1 – 0,5 % meningkatkan ketahanan korosi.Penambahan sedikit cerium, zirconium dan baryllium dapat membuat struktur butir yang halus dan meningkatkan ductility dan tahan oksidasi pada peningkatan suhu.

Berdasarkan hasil analisis terhadap diagram (Gambar 1.19) keseimbangan paduan antara Magnesium-Aluminium dan Magnesium- Zincum, mengindikasikan bahwa larutan padat dari Magnesium-Aluminium maupun Magnesium Zincum dapat meningkat sesuai dengan peningkatan Temperaturnya dimana masing-masing berada pada kadar yang sesuai sehingga dapat “strengthening-heat treatment” melalui metoda pengendapan. Hanya sedikit kadar “rare metal” (logam langka) dapat memberikan pengaruh yang sama kecuali pada Silver yang sedikit membantu termasuk pada berbagai jenis logam paduan lain melalui “ageing”.

a)      Magnesium paduan tempa (Wrought Alloys)

Magnesium paduan tempa dikelompokkan menurut kadar serta jenis unsur paduannya yaitu :

1)      Magnesium dengan 1,5 % Manganese

2)      Paduan dengan Aluminium , Seng serta Manganese

3)      Paduan dengan Zirconium (paduan jenis ini mengandung kadar Seng yang tinggi sehingga dapat dilakukan proses perlakuan panas.

4)      Paduan dengan Seng, Zirconium dan Thorium (Creep resisting-Alloys)

Penandaan paduan magnesium

Paduan Magnesium ditetapkan sebagai berikut:

• Satu atau dua huruf awalan, menunjukkan elemen paduan utama.
• Dua atau tiga angka, menunjukkan persentase unsur paduan utama dan dibulatkan ke desimal terdekat.
• Huruf abjad (kecuali huruf I dan O) menunjukkan standar paduan dengan variasi kecil dalam komposisi.
• Simbol untuk sifat material, mengikuti sistem yang digunakan untuk paduan aluminium.

Sebagai contoh, ambil paduan AZ91C-T6:

• Unsur-unsur paduan utama adalah aluminium (A sebesar 9%, dibulatkan) dan seng (Z sebesar 1%).
• Huruf C, huruf ketiga dari alfabet, menunjukkan bahwa paduan ini adalah yang ketiga dari satu standar (kemudian dari A dan B, yang merupakan paduan pertama dan kedua yang standar, berturut-turut).
• T6 paduan menunjukkan bahwa larutan ini telah direaksikan dan masa artifiasial.

b)      Magnesium paduan Cor (Cast Alloys)

Paduan ini dapat dikelompokan kedalam :

1)  Paduan dengan Aluminium, Zincum dan Manganese.Paduan cor ini merupakan paduan yang yang bersifat “heat tretable – Alloys”.

2)   Paduan dengan Zirconium, Zincum dan Thorium, paduan dengan unsur Zirconium dan Thorium merupakan paduan cor yang bersifat heat treatable dan creep resisiting.

3)   Paduan dengan Zirconium dengan Rare earth metal serta Silver merupakan paduan Cor yang dapat di-heat treatment.

4)   Paduan dengan Zirconium, beberapa dari paduan Cor ini dapat di-heat treatment.

a  Proses perlakuan panas pada Magnesium Paduan

Jika Magnesium telah mengandung unsur paduan dengan jenis dan kadar yang memadai dan memiliki sifat tertentu maka untuk mencapai sifat yang dikehendaki dapat dipertimbangkan untuk kemungkinan dapat diperbaiki serta penyempurnaan melalui proses perlakuan panas, akan tetapi untuk peningkatan tegangannya hanya Magnesium dengan unsur Alumunium dan rare Metal yang memungkinkan dapat ditingkatkan, hal ini juga masih tergantung pada kesesuaian dan ketepatan prosedur pelaksanaannya sehingga  dapat dicapai sifat yang sesuai dengan kebutuhan, untuk itu prosedur berikut merupakan bagian dari pelaksanan perlakuan terhadap Magnesium, antara lain :

1)     Natural Ageing

2)     Precipitation treatment

3)     Precipitation without previus Solution treatment(Pengendapan tanpa pelarutan awal)

Dengan demikian bahan paduan ini harus didinginkan diudara atau diquenching setelah proses pelarutan dengan prosedur yang benar.

b  Fabrikasi Magnesium Paduan

Magnesium dapat dibentuk melalui berbagai metoda pengecoran seperti Sand-Casting, Die-Casting serta pressure Die Casting, dengan berbagai dimensi termasuk untuk kebutuhan tempa seperti rolling, Forging dan extruding. Dalam proses rolling dari Magnesium paduan tempa ternyata memiliki perbedaan pada Kekuatan tarik, ketahanan stress dan prosentase pertambahan panjang menurut arah pengerolannya, dimana pengerolan pada arah melintang (Transverse direction) lebih tinggi dari pada pengerolan pada arah memanjang (Longitudinal direction). Pembentukan dengan pemesinan (Machining) sering kali   diperlukan perhatian khusus karena pada akhir pemotongan sering kali terjadi kegosongan (hangus) yang mengakibatkan sisa pemotongan menjadi mudah terbakar, hal ini disebabkan oleh terjadinya gesekan selama pemotongan, untuk itu ketajaman alat potong ini harus diperhatikan serta menyediakan peralatan pemadam kebakaran yang sesuai yaitu dry-fire extinguisher. Proses pendinginan dengan media Water base Colant tidak sesuai pemakaiannya.

Proses penyambungan pada Magnesium yang paling sesuai ialah dengan baut (Bolting) atau di keling (riveting), namun dapat juga dilas dengan las busur yang menggunakan bususr argon, oxyassetyline atau dengan metode electrical resistance. Untuk melindungi permukaan Magnesium terhadap pengaruh gangguan korosi dapat dilakukan dengan memberikan lapisan pelindung dengan cat yang terlebih dahulu dibebaskan dari minyak atau greace dan akan lebih baik jika dilapisi terlebih dahulu dengan Chromat, dengan metode ini kondisi permukaan akan bertahan tanpa perubahan yang berarti pada periode resonansi. Untuk melindungi Magnesium dari serangan korosi galvanis bagian paduan yang berhubungan dengan lain, terkena larutan electrolyte atau lembab maka bagian ini harus dilapisi dengan cat atau Jointer Compound jika logam yang memiliki beda potensialnya sangat kecil seperti Aluminium dengan Magnesium, akan tetapi jika Magnesium menyerang baja dengan luas kontak diluar jangkauannya, maka dapat juga digunakan non Conductor gasket.

c  Penerapan Magnesium paduan

Magnesium paduan Cor yang dibentuk dengan cetakan pasir (Sand-Cast) banyak digunakan dalam pembuatan block-block engine pada Motor bakar, sedangkan Magnesium yang dibentuk dengan Pressure Die-Casting banyak digunanakan dalam pembuatan peralatan rumah tangga dan kelengkapan kantor. Magnesium Cor tempa dibentuk dengan cara extrusi dan digunakan sebagai Trap dan relling tangga. Magnesium paduan juga digunakan dalam Teknologi Nuclear sebagai tabung Uranium dimana Magnesium sangat rendah dalam penyerapan Neutron pada penampang lintang.

1.4  Manfaat Magnesium

1.    Magnesium dapat digunakan untuk memberi warna putih terang pada kembang api dan pada lampu Blitz

2.  Senyawa MgO dapat digunakan untuk melapisi tungku, karena senyawa MgO memiliki titik leleh yang tinggi

3.    Senyawa Magnesim Hidroksida diguakan dalam pasta gigi untuk mengurangi asam yang terdapat di mulut dan mencegah terjadinya kerusakan gigi, sekaligus sebagai pancegah maag

4.    Membuat campuran logam semakin kuat dan ringan sehingga biasa digunakan pada alat-alat rumah tangga

1.5     efek samping penggunaan Magnesium

• Menghirup debu atau asap mengandung magnesium dapat mengiritasi saluran pernafasan dan dapat menyebabkan demam fume logam. Gejala dapat termasuk batuk, sakit dada, demam, dan leukositosis.
• Apabila tertelandapat menyebabkan sakit perut dan diare.
• Molten magnesium dapat menyebabkan luka bakar kulit serius.
• Konsentrasi tinggi dari debu dapat menyebabkan iritasi mekanis.
• Melihat api magnesium dapat menyebabkan cedera mata.

  
  1.6 Penyimpanan dan Penanganan Magnesium
     1.      Simpan dalam wadah yang tertutup rapat.
     2.      Simpan di tempat yang kering dan berventilasi.
     3.      Hindari tempat penyimpanan yang lembab
     4.      Jauhkan dari oksidasi, klorin, bromin, yodium, asam,dan  semua sumber api. 

Sumber: http://bilangapax.blogspot.com

Read more »

Nano Struktur

Pada tahun 2012  para peneliti ramai melakukan penelitian dan pengembangan bahan karbon struktur nano dengan teknologi lapisan tipis dikombinasi dengan teknik nuklir, yang nantinya dapat diaplikasikan sebagai bahan penyusun piranti sensor. Penelitian ini merupakan penelitian lanjutan yang telah dilakukan sejak tahun 2010 yang didanai dari program  insentif PKPP – Ristek, dengan menggunakan bahan berbasis lapisan tipis CVD-diamond. Agar lebih sejalan dengan sasaran Renstra PTBIN BATAN bidang kesehatan, pada penelitian tahun 2012 akan dilakukan litbang bahan karbon struktur nano menggunakan bahan berbasis karbon/grafit, yang dapat diaplikasikan sebagai bahan penyusun piranti sensor biomedis pada sistem microfluidic di tahun penelitian mendatang.

Penggunaan karbon sebagai bahan utama pada kegiatan ini dilatarbelakangi oleh adanya data-data yang menunjukkan keunggulan-keunggulan sifat karbon, terutama yang mendukung aplikasi bahan karbon sebagai piranti sensor. Salah satu sifat unggul dari bahan karbon yang terkait dengan aplikasinya sebagai sensor adalah sifat elektrik dan sifat magnetoresistance, dimana sifat-sifat ini banyak dipengaruhi oleh komposisi bahan dan parameter proses pembuatan bahan. Selain itu, pengembangan bahan karbon dalam bentuk struktur nano diharapkan dapat memunculkan dan menghasilkan sifat ataupun fenomena baru yang unggul dan mendukung aplikasi bahan karbon sebagai bahan penyusun piranti sensor. Dalam penelitian ini, penyiapan bahan struktur nano berbasis karbon dilakukan dengan teknik fisika deposisi (Physical Vapor Deposition : PVD). contoh gambar struktur nano:

Selanjutnya, modifikasi dan peningkatan sifat bahan dilakukan dengan memanfaatkan teknik nuklir yaitu teknik implantasi ion, untuk memunculkan dan memperoleh sifat-sifat elektrik dan magnetik yang unggul pada bahan karbon yang memenuhi syarat sebagai bahan penyusun piranti sensor biomedis, antara lain adalah resistifitas, magnetoresistance dan sensitifitas terhadap perubahan lingkungan. Diharapkan dari hasil penelitian ini dapat diperoleh lapisan tipis karbon struktur nano yang memiliki sensitivitas tinggi sehingga mampu dipakai sebagai bahan penyusun piranti sensor kesehatan untuk objek biomedis pada sistem microfluidic, contohnya terhadap larutan DNA non spesifik atau dynabeads sheep anti Rabbit IgG.

Kegiatan penelitian ini dilakukan dengan menggunakan berbagai fasilitas yang ada di PTBIN-BATAN dan juga berbagai laboratorium di lingkungan BATAN (PTAPB-BATAN), ataupun institusi lain seperti ITB, Unair, UNM Malang dan UGM.

sumber: http://pkpp.ristek.go.id

Read more »

Fonon

Fonon atau gelombang bunyi dikenal dalam fisika kuantum sebagai salah satu bahasan terpenting dalam osilator harmonik.dimana gelombang bunyi di pandang sebagai parikel pada dualisme gelombang partikel. fungsi gelombang pertama kali diciptakan oleh fisikawan Austria Erwin Schrodinger. Fonon pada dasarnya tidak dapat kita lihat dan kita rasakan, namun dapat kita dengar pada batasan pendengaran manusia seperti yang anda pelajari sewaktu MA, sehingga untuk dapat mempelajarinya kita harus dapat membayangkan seperti apa fonon seperti yang  para ilmuan fisika tuliskan dalam hasil penelitiannya.

dalam bahasan lain,fisika zat padat mengalami perkembangan pesat setelah ditemukan Sinar-X dan keberhasilan di dalam memodelkan susunan atom dalam kristal. Atom-atom atau molekul–molekul dapat berbentuk kisi kristal melalui gaya tarik menarik (gaya coulomb). Kisi–kisi tersebut tersusun secara priodik membentuk kristal. Atom–atom yang menyusun zat padat bervibrasi terhadap posisi keseimbanganya sehingga kisi–kisi kristal pun ikut bervibrasi. Fenomena yang muncul dari kuantisasi sistem fisika zat padat tetapi memiliki perbedaan energi dengan panjang gelombang lebih panjang dibanding gelombang elektromagnetik disebut fonon. Energi kuantum dari vibrasi gerak dalam medan gelombang elastis dapat dianalogikan seperti dalam foton dalam gelombang elektromagnetik.

Berbagai bahasan fenomenal didapatkan jika anda tertarik untuk mempelajari ini, dalam buku fisika kuantum (mekanika kuantum) menjadi bahasan mendasar. sebagai bahan referensi tambahan bisa di baca - baca ebook nya gasiorowicz_-_quantum_physics.pdf dan Quantum Mechanics Demystified - A Self-Teaching Guide (McGraw-Hill, 2006)(ISBN 0071455469), David McMahon.pdf search saja di 4shared.com insyallah ada. Contoh gambar lattice wave fonon 2D lihat gambar di bawah:

Read more »