## Fabrikasi  Lapisan  Antirefleksi  dengan  Bahan  Methyl  Methacrylate (MMA) Menggunakan  Metode Spin Coating
Sudarsono, Gatut Yudoyono, Bachtera Indarto, Yono Hadi Pramono, Faridawati Jurusan Fisika, FMIPA Institut Teknologi  Sepuluh  Nopember  Surabaya Kampus ITS, Keputih Sukolilo 6011 Jawa Timur, Indonesia *Sudars29@gmail.com, **gyudoyono@physics.its.ac.id
Abstrak  – Telah  dilakukan  fabrikasi  lapisan  antirefleksi  dengan  bahan    methyl  methacrylate  dengan  metode  spin coating.  Lapisan    methyl  methacrylate  dilapiskan  pada  substrat  kaca  kemudian  diputar  dengan  kecepatan  1000  rpm dengan metode spin coating. Untuk membuat lapisan anti refleksi dibutuhkan indeks bias substrat lebih besar dari pada lapisan film, sehingga salah satu bahan yang dipilih pada penelitian ini adalah methyl methacrylate dengan indeks bias 1,49. Dari hasil fabrikasi didapatkan nilai ketebalan lapisan adalah 10,816 µm. karakterisasi hasil fabrikasi dilakukan menggunakan spektrometer UV Vis dengan  panjang gelombang  (390- 450) nm dan menghasilkan  transmisi lebih dari 87,842%  dan  absorbsi  kurang  dari  0,056  %.  Dari    hasil  transmisi  dan  absorbsi  bahan  tersebut  maka  hasil  refleksi relatif kecil sehingga dapat digunakan sebagai lapisan antirefleksi.
Abstract  – Fabrication  of  anti-reflection  coating  is  performed  by  methyl  methacrylate  material  with  spin  coating method.  Methyl  methacrylate    layer  is  coated  on  glass  substrate  is  then    rotated    at   a  speed  of  1000  rpm   with   spin coating  method. To  make  anti-reflection  coating  substrates  required  refractive  index  greater  than  the  film  so one of  the  materials  used  in  this  study  is  methyl  methacrylate  with  a  refractive  index  of  1.49.  Coating  thickness  values obtained  as  the  results  of  this  fabrication  is 10.836 µm. Characterization  of  the  fabrication  result  is  done  by using UV Vis spectrometer   with   wavelength (390- 450) nm   and producing  transmission  more  than  87.842%   and absorption    less    than    0.056%.    From    the    results  of  the  transmission  and  absorption    so  the  reflection  result    is relatively  small so it can be used as an anti-reflection coating.

## Key words: non reflecting coating, spin coating, methyl methacrylate

## I. PENDAHULUAN
Dalam  kehidupan  sehari-hari  tidak  bisa  lepas dari  cahaya,  tanpa  cahaya  maka  dunia  ini  akan  menjadi. Cahaya  merupakan  gelombang  elektromagnetik  yang dapat  merambat  tanpa  medium  perantara.  Kecepatan rambat cahaya di ruang hampa sebesar 3x10 8 m/s. Banyak fenomena  cahaya  yang  sering  kita  jumpai  dalam kehidupan  sehari-hari  diantaranya  peristiwa  pemantulan, pembiasan,  polarisasi,  interferensi[1].  Dari  beberapa fenomena  tersebut  banyak  dilakukan  kajian  dan penelitian  tentang  fenomena  cahaya.  Pada  penelitian  ini dilakukan  penelitian  tentang  fenomena  interferensi cahaya  khususnya  pada  lapisan  tipis  dimanfaatkan sebagai  lapisan  anti  refleksi.  Lapisan  antirefleksi  banyak dimanfaatkan  sebagi  lapisan  tambahan  pada  alat  optik seperti  kaca  mata,  sehingga  kaca  mata  menjadi  lebih nyaman  ketika  dipakai[2].  Salah  satu  untuk  membuat kacamata  menjadi  nyaman  adalah  dengan  membuat lapisan  pada  lensa  kacamata  yang  berfungsi  sebagai antirefleksi.  Secara  konsep  fisika  lapisan  pada  kacamata tesebut  dapat  dipandang  sebagai  lapisan  tipis.  Pada lapisan  tipis  terjadi  fenomena  cahaya  yaitu  peristiwa
interferensi,  dengan  memanfaatkan  peristiwa  interferensi maka  dapat  ditentukan  jenis  dan  tebal  lapisan  tipis sehingga  dapat  menjadi  lapisan  yang  dapat  berfungsi sebagai  antirefleksi.  Lapisan  anti  refleksi  yang  sering digunakan  adalah  bahan  MgF 2 ,  namun  bahan  tersebut sulit didapatkan dan  harganya  mahal. Pada  penelitian ini akan  dibuat  lapisan  anti  refleksi  dengan  bahan  Methyl Methacrylate dengan metode spin coating [ 3].

## II. LANDASAN TEORI
Peristiwa  interferensi  merupakan  hasil  perpaduan antara dua gelombang atau lebih yang bertemu pada satu titik  didalam  ruang  dan  menimbulkan  fenomena  fisik yang dapat diamati.  Interferensi  pada lapisan tipis dapat diamati  dalam  kehidupan  sehari-hari  misalnya  pada  air yang  berisi lapisan  minyak  di atasnya terlihat berwarna. Untuk  menimbulkan  interferensi  dibutuhkan  sumber- sumber gelombang (cahaya)  yang bersifat koheren  yaitu gelombang  yang  mempunyai  frekuensi  sama  dan  beda fase  tetap  dalam  perambatannya[4].  Dalam  konteks koheren  dikenal  dengan  temporal  coherence  yang berhubungan  dengan  waktu  dan  spatial  coherence  yang
berhubungan  dengan  jarak.  Salah  satu  cara  untuk mendapatkan dua sumber cahaya koheren adalah dengan pantulan  dari  seberkas  sinar  berasal  dari  sumber cahaya[4 5]. Dalam peristiwa interferensi ada interferensi  saling  menguatkan (terang)  dan interferensi saling  melemahkan  (gelap)  seperti  ditunjukkan  pada Gambar 1[2,3,6-8],
a. Saling menguatkanb. b. Saling melemahkan
c.  pola yang diamati
Gambar 1. Pola interferensi

## Non Reflecting Film
Gambar 2. lapisan nonreflecting
Peristiwa non reflecting film misalnya sekeping  gelas  di  atasnya  dilapisi  dengan  suatu  bahan yang  indeks  biasnya  antara  udara  dan  keeping  gelas. Lapisan ini bersifat sebagai pemantul yang menghasilkan 2 sinar pantul dari permukaan atas dan bawah. Sinar yang langsung dipantulkan pada permukaan pertama mempunyai  beda  fase π dan  sinar  yang  dipantulkan  oleh permukaan  kedua  juga  berbeda  fase π [4  5].   M ak a kedu a  s i n ar   t e r s eb ut   akan  menghasilkan interferensi maksimum  dan  minimum.  Untuk  pola  maksimum mengikuti pola [4]
 ) 1 ( 2 2   m nd (1) Dan untuk pola minimum mengikuti pola  2 1 ) 1 2 (
2   m nd (2)
untuk minimum . Pada saat interferensi minimum, berarti keping tak tampak dari atas dan tebal lapisan paling kecil adalah jika m = 0  atau
 n d 4 1  dengan n adalah indeks bias lapisan. Pola gelap berikutnya adalah
n m n n n d     ) 1 2 ,........( 4 5 , 4 3 , 4 1
                    (3)
Peristiwa  antirefleksi  terjadi  bila  n 1 n 2 n 3
dimana n 1 adalah indeks bias udara, n 2 indeks lapisan dan n 3 indeks  bias  keping  gelas[5,6,9]. Skema  penggambaran dari  interferensi  pada  lapisan  antirefleksi  untuk  single layer dapat dilihat pada Gambar 3 [10].
Gambar 3. Interferensi pada  lapisan anti refleksi single layer [10]

## III. METODE PENELITIAN
Pada penelitian ini bahan-bahan yang digunakan adalah  kaca  slide  mikroskop  sebagai  substrat  methyl methacrylate (MMA) sebagai bahan pembuat lapisan tipis serta  sabun  tepol  dan  alkohol  untuk  memebersihkan substrat dari kotoran yang menempel pada permukaannya.  Peralatan  yang  digunakan  seperangkat alat  spin  coater  yang  digunakan  untuk  proses  pelapisan lapisan  tipis, mikroskop yang  digunakan  untuk pengamatan  dan  menentukan  ketebalan  lapisan  tipis. Preparasi  substrat  dilakukan  dengan    memotong  kaca preparat  dengan  ukuran  panjang  2  cm  dan  lebar  1  cm. Langkah  awal  setelah  substrat  dipotong  terlebih  dahulu permukaan  samping  substrat  diratakan  dengan  amplas ukuran  240,  360,  500,  800,  1500  dan  2000,  kemudian substrat  dibersihkan,  dicuci  menggunakan  aceton  lalu dikeringkan  menggunakan  hair  dryer.  Proses  ini dilakukan  berulang-ulang  sampai  dipastikan  bahwa substrat benar-benar bersih.
Setelah  pembuatan  larutan  berhasil  lagkah selanjutnya  adalah  pembuatan  lapisan  tipis  dengan mengguankan  alat  spin  coating.  Lapisan  tipis  berupa MMA  dengan  kecepatan  putar  1000  rpm,  lapisan  tipis yang  terbentuk  dipanasi  dengan  suhu  80 0 C  selama  5
menit  dan    didiamkan  selama  12  jam  agar  pelarut menguap.  Langkah  selanjutnya  melakukan  pengamatan lapisan tipis dengan menggunakan mikroskop
Untuk  mengetahui  lima  lapisan  yang  terbentuk maka  lapisan  diamati  dengan  menggunakan  mikroskop yang  telah  dilengkapi  dengan  detektor  optik,  serta dihubungkan dengan komputer.
Sifat  optis  berupa  besaran  absorpsi,  dan  transmisi diamati  menggunakan  perangkat  spectrometer  UV-Vis, dengan rentang panjang gelombang 390-450 nm.

## IV. HASIL DAN PEMBAHASAN
Pada  gambar  4a  menunjukkan  hasil  fabrikasi substrat  yang  tepinya  belum  digosok  dengan  ampelas sehingga  kelihatan  tidak  rata,  maka  perlu  diratakan terlebih  dahulu  dengan  ampelas.  Hasil  substrat  yang sudah  diratakan  dengan  ampelas  namun  belum  dilapisi dapat ditunjukkan pada gambar 4b. Tujuan pengamplasan adalah agar lapisan dapat menyebar  merata pada substrat dengan baik sehingga mempermudah pengamatan lapisan yang terbentuk .
Gambar 4. hasil fabrikasi substrat
Gambar
5a menunjukkan struktur antirefleksi  yang akan difabrikasi dengan substrat berupa kaca  dengan  lapisan  berupa  MMA.  Sedangkan  pada gambar 5b menunjukkan hasil fabrikasi antirefleksi.
Gambar 5. Struktur lapisan antirefleksi
Pengukuran  ketebalan  dilakukan  dengan  cara membuat  perbandingan  skala  pixel  dengan  skala mikrometer.  Penentuan  skala  pixel  adalah  dengan menggunakan persamaan  1.[ 7]
1 1 2 shift pixel pixel pixel   (4)
dengan pergeseran : besarnya pergeseran pada mikrometer pixel 1        : posisi gambar sebelum digeser pixel 2        : posisi gambar setelah digeser perhitungan jarak antar pixel adalah seperti ditunjukkan Tabel 1.
Gambar 6. sampel (a) sebelum digeser, (b) setelah digeser
Tabel 1 Hasil perhitungan jarak 1 pixel No Pegeseran (mm) Pixel awal Pixel akhir Jarak 1 pixel (mm) 1 0.01 254 314 0.000167 2 0.01 314 370 0.000178 3 0.01 370 424 0.000185 4 0.01 424 486 0.000161 5 0.01 486 552 0.000152
Dari  data  dalam  Tabel  1,  maka  rata-rata  untuk  jarak  1 pixel adalah
m mm pixel  169 , 0
000169 . 0
5 000152 . 0 000161 . 0 000185 . 0 000178 . 0 000167 . 0 1
      
setelah  diketahui  1  pixel  adalah  0, 169  μm,  maka digunakan untuk mengukur ketebalan lapisan film dengan persamaan :
  m m m pixel tebal    816 , 10 169 . 0 256 320 169 . 0       
Untuk  perhitungan  ketebalan  hasil  fabrikasi  ditunjukkan dengan  kecepatan  1000  rpm adalah  sebesar  10,836  μm. Hasil  pengujian  dengan  spektrometer  UV  Vis  untuk absorbsi dan transmisi ditunjukkan Gambar 7 dan 8.
a b a b
0.047 0.048 0.049 0.05 0.051 0.052 0.053 0.054 0.055 0.056 0.057 380 390 400 410 420 430 440 450 460 Panjang gelombang (nm) % A b s o rb s i Kaca murni Kaca + MMA
Gambar 7. hasil uji  Absorbsi 87.6 87.8 88 88.2 88.4 88.6 88.8 89 89.2 89.4 89.6 380 390 400 410 420 430 440 450 460 Panjang Gelombang (nm) % T ra n s m is i Kaca murni Kaca + MMA
Gambar 8. hasil uji  transmisi
Dari  hasil  uji  transmisi  dan  absorbsi  dengan menggunakan  spekrometer  UV  Vis  dengan  rentang panjang  gelombang  390  nm  sampai  450  nm  seperti terlihat  pada  gambar  7  dan  8  menunjukkan  bahwa transmisi  lebih  dari  87,842%  dan  absorbsi  kurang  dari 0,056  %,  sehingga  reflektansi  dari  bahan  hasil  lapisan tipis  dengan  bahan MMA  dan substrat  kaca relatif  kecil. Karena  hasil  refleksi  tersebut  relatif  kecil  maka  material tersebut  dapat  dimanfaatkan  sebagai  salah  satu  material antirefleksi.  Material  antirefleksi  dapat  dimanfaatkan sebagai  lapisan  dalam  alat  optik  seperti  kacamata.  Pada pemakai  kacamata  yang  lensanya  tidak  memiliki  lapisan antirefleksi mereka akan merasa silau akibat dari pantulan cahaya  (yang  tidak  diinginkan)  dari  permukaan  lensa. Namun  dengan  memberikan  lapisan  antirefleksi  hal  itu tidak  lagi  terjadi.   Dengan  lapisan  antirefleksi  lensa mampu   mentransmisikan cahaya hampir 100  % ke mata sehingga pemakai kacamata akan melihat lebih tajam dan kontras  selain  terhindar  dari  silau  [3].  Selain  itu  dengan
melapiskan  lapisan  antirefleksi  pada  kacamata  maka hasil  pemotretan  Orang  yang  menggunakan  antirefleksi pada  kacamatanya  akan  terlihat  seolah  –  olah  tidak menggunakan lensa kacamata dan membuat tampilan foto lebih indah[10].

## V. KESIMPULAN
Dari  hasil  fabriaksi  dan  karakterisasi  lapisan tipis  MMA  dengan  metode  spin  coating  dapat disimpulkan  lapisan  mempunyi  ketebalan  10,816 μ m dengan transmisi lebih dari 87,842% dan absorbsi kurang dari  0,056  %.  Dari    hasil  transmisi  dan  absorbsi  trsebut maka hasil refleksi dari lapisan tipis dengan bahan MMA dan substrat kaca relatif kecil sehingga dapat difungsikan sebagai lapisan antirefleksi.

## PUSTAKA
[1]  E. Hecht, “Optics”, 4 th edition, Addison-Wesley Publishing Company, New York (2001)
[2]  Kavakli,  pek  Girgin,  ”  Single  and    Double-Layer Antireflection  Coatings  on  Silicon,  Turk  J  Phys,  vol  26 ,349-354, (2002)
[3]  J. T. Cox and G. Hass, “Antireflection coatings for optical and infrared materials” Physics of Thin Films,eds. G. Hass and R. E. Thun, vol. 2 (Academic Press, New York, 1968) p.239
[4]   Frank and Leno, “  Introduction to Optics”, Prentice –Hall Internasional, second editon, (1993)
[5]    Guenter  R,  “  Modern  Optics”  John  Welly    Sons,  Inc, (1990)
[6]   Jenkins and White, “Fundamental of Optics”, Four Edition, McGraw Hill, (1957)
[7]  Rinawati, “Fabrication and Characterization  Directional coupler Slab Structure Based on Polystyrene and Polymethyl Methacrylate (PMMA) Polimer, Thesis, ITS, 2009
[8] Serway, R. A., Jewwet, John, W.,” Physics For Scientist And Engineers 6 th Edition”. Harcourt Brace  Company. Florida (2004)
[9]  G. H. Sherman  and  P. D. Coleman,  Appl.Opt.,10, (1971), 2675.
[10]  A.  Musset  and  A.  Thelen,  “Multilayer  antireflection coatings"  in  Progress  in  Optics,  ed.  E.Wolf  ,  vol.  VIII (North-Holland Publ.Co., Amsterdam, 1970) .203