Pengaruh Ukuran Butir terhadap Rasio Magnetoresistance pada Paduan La 0,67 Ca 0,33 Mn 0,93 Ti 0,07 O 3 (Ahmad Jazuli)
Akreditasi LIPI Nomor : 536/D/2007
Tanggal 26 Juni 2007

## PENGARUH UKURAN BUTIR TERHADAP RASIO MAGNETORESISTANCE PADA PADUAN
La 0,67 Ca 0,33 Mn 0,93 Ti 0,07 O 3

## Ahmad Jazuli dan Budhy Kurniawan
Departemen Fisika, FMIPA-UI Kampus Baru UI, Depok 16424

## ABSTRAK
PENGARUH UKURAN BUTIR TERHADAP RASIO MAGNETORESISTANCE PADA PADUAN La 0,67 Ca 0,33 Mn 0,93 Ti 0,07 O 3 . Telah dilakukan sintesis dan karakterisasi Giant Magnetoresistance pada paduan La 0,67 Ca 0,33 Mn 0,93 Ti 0,07 O 3 . Sintesis bahan La 0,67 Ca 0,33 Mn 0,93 Ti 0,07 O 3 menggunakan metode reaksi padatan ( solid state method ) dari oksida-oksida penyusun La 2 O 3 , CaCO 3 , MnO 2 , dan TiO 2 dengan perbandingan stokiometri unsur La : Ca : Mn : Ti = 0,67 : 0,33 : 0,97 : 0,07. Campuran ini di milling selama 12 jam dan dilakukan proses pemanasan pada suhu 1350 o C selama 6 jam. Bahan ini kemudian di milling kembali dengan variasi milling 5 jam, 10 jam, 15 jam, 20 jam dan 25 jam dan dilakukan proses pemanasan ulang pada suhu 1100 o C selama 24 jam. Hasil pengukuran dengan difraksi sinar-X ( XRD ) menunjukkan bahwa sintesis bahan La 0,67 Ca 0,33 Mn 0,93 Ti 0,07 O 3 memiliki fasa tunggal ( single phase ) dengan struktur kristal ortorombik, space group Pnma (I-62) dan parameter kisi a = 5,474(2) b = 7,727(3) dan c = 5,477(2). Hasil pengukuran menggunakan EDAX menunjukkan bahwa bahan ini memiliki kualitas yang cukup baik dengan komposisi unsur La : Ca : Mn : Ti : O = 15,13 % : 8,28 % : 18,18 % : 1,58 % : 56,33 %. Hasil foto dengan Scanning Electron Microscope ( SEM ) menunjukkan bahwa butir-butir kristal berbentuk bulat-bulat hampir homogen di seluruh permukaan sampel dengan ukuran butiran sekitar 1000 nm hingga 4000 nm, 250 nm hingga 2000 nm, 250 nm hingga 1000 nm, 250 nm hingga 500 nm, 100 nm hingga 250 nm berturut-turut untuk milling 5 jam, 10 jam, 15 jam, 20 jam, 25 jam. Pada sampel La 0,67 Ca 0,33 Mn 0,93 Ti 0,07 O 3 ini memiliki rasio magnetoresistance cukup besar dengan rasio d  /  sebesar 14,7 %, 18,0 %,24,5 %, 30,8 % 35,2 % dan 44,6%. Telah diperoleh paduan giant magnetoresistance La 0,67 Ca 0,33 Mn 0,93 Ti 0,07 O 3 dengan kualitas yang cukup baik dan ukuran butir sangat mempengaruhi besarnya rasio magnetoresistance hingga 3 kali lipat dari sebelumnya. Peningkatan rasio magnetoresistance pada paduan ini diharapkan dapat memberikan dampak positif bagi perkembangan paduan ini untuk aplikasi selanjutnya terutama pada sifat sensitivitasnya.
Kata kunci : La 0,67 Ca 0,33 Mn 0,93 Ti 0,07 O 3 , Ukuran butir, Rasio magnetoresistance

## ABSTRACT

## INFLUENCE OF GRAIN SIZE ON THE RATIO OF MAGNETORESISTANCE ON THE
La 0.67 Ca 0.33 Mn 0.93 Ti 0.07 O 3 COMPOUND . Synthesis and characterization of the Giant Magnetoresistance on the La 0.67 Ca 0.33 Mn 0.93 Ti 0.07 O 3 compound have been performed. Synthesis of the La 0.67 Ca 0.33 Mn 0.93 Ti 0.07 O 3 material use solid state method from compiling oxides of La 2 O 3 , CaCO 3 , MnO 2 , and TiO 2 with comparison of element stoichiometry La : Ca : Mn : Ti = 0,67 : 0,33 : 0,97 : 0,07. This mixture is milled during 12 hour and sintered at 1350 o C for 6 hour. And then this material is milled return with variation of milling are 5, 10, 15, 20, and 25 hours and reheat at 1100 oC for 24 hours. The result of x ray diffraction measurement show that the material is single phase i.e. La 0.67 Ca 0.33 Mn 0.93 Ti 0.07 O 3 with the crystal structure of orthorombic, space group is Pnma( I-62) and lattice parameter of a = 5.474(2) A; b = 7.727(3) A; and c = 5.477(2) A. The result of EDAX measurement show that this material have the good quality with element composition of La : Ca : Mn : Ti : O = 15.13% : 8.28% : 18.18% : 1.58% : 56.33%. The result of photo by using microscope electron scanning (SEM) show that the particle in form of homogeneous circular almost in all surface of sample with the particle size is around 1000-4000, 250-2000, 250-1000, 250-500, 100-250 nm for milling are 5, 10, 15, 20, 25 hours, respectively. And The sample have ratio of magnetoresistance very high with ratio of d  /  equal to 14.7, 18.0, 24.5, 30.8, 35.2, and 44.6% for milling are 5, 10, 15, 20, 25 hours, respectively. We conclude that we have obtain the giant magnetoresistance material of the La 0.67 Ca 0.33 Mn 0.93 Ti 0.07 O 3 compound with good quality and the grain size influence of magnetoresistance ratio level till 3 times better than previously. The material is expected can give positive effect to growth of this compound for application hereinafter especially sensitivity of its.
Key words : La 0.67 Ca 0.33 Mn 0.93 Ti 0.07 O 3 , Grain size, Magnetoresistance ratio .

## PENDAHULUAN
Penelitian bahan Giant Magnetoresistance untuk aplikasi sensor baik biomagnetik maupun magnetik , magnetik head untuk hardisk , dan data storage sangat melaju pesat pada dasawarsa abad 21 ini. Para peneliti banyak berlomba-lomba meneliti dan mengembangkan paduan-paduan yang memiliki karakterisitik magnetoresistance . Baru-baru ini bahan-bahan magnetoresistance yang sedang dikembangkan adalah bahan dengan komposisi A 1-x B x MnO 3 yang memiliki struktur perovskite dimana A adalah triple ionized atom (La, Nd atau Pr), B adalah double ionized atom (Ca atau Sr), seperti sistem La 1-x Ca x MnO 3 atau Pr 1-x Sr x MnO 3 beserta turunannya. Telah dilakukan penelitian bahan sistem RMnO 3 dengan R = La, Ca, dan Sr menghasilkan rasio GMR hanya berkisar 16 % hingga 18% [1]. Juga dilaporkan bahwa rasio MR sampel LaMnO 3 hanya berkisar 0,8 % hingga 1% [2].
Kemudian penelitian dilanjutkan dengan penambahan dopan Ca ke dalam matriks LaMnO 3 . Penambahan dopan La dapat meningkatkan rasio magnetoresistance sampai 3 kali sampai dengan 4 kali lebih besar dibandingkan rasio magnetoresistance matriksnya [1]. Komposisi yang paling besar memiliki rasio magnetoresistance adalah pada paduan La 0,67 Ca 0,33 MnO 3 yaitu sebesar 18 % hingga 20 %. Sedangkan menurut penelitian, dengan menambahkan dopan Ti ke dalam atom Mn pada paduan La 0,6 Pb 0,4 Mn (1-x) Ti x O 3 juga dapat meningkatkan rasio magnetoresistance hampir 2 kali lebih besar yaitu dari 38% (x = 0) menjadi 75% (x = 0,07) [3].
Pada hakekatnya penelitian pada paduan ini terutama ingin mendapatkan rasio magnetoresistance yang sangat besar. Hal ini disebabkan untuk aplikasi praktis pada sensor, magnetik head , atau data storage , sifat sensitivitas magnetik sangat diperlukan. Sehingga dengan karakterisitik rasio magnetoresistance yang sangat besar diharapkan sifat sensitivitasnya akan meningkat.
Untuk itu, berdasarkan hipotesis dari hasil penelitian-penelitian sebelumnya, akan dilakukan penelitian giant magnetoresistance pada paduan La 0,67 Ca 0,33 Mn 0,93 Ti 0,07 O 3 , dengan asumsi yang pertama adalah komposisi La : Ca = 0,67 : 0,33 diperoleh dari hasil optimum penelitian sebelumnya yang memiliki rasio magnetoresistance paling besar, yaitu sebesar 18 % hingga 20 % (3 kali hingga 4 kali lipat hasil sebelumnya). Sedangkan komposisi Mn : Ti = 0,93 : 0,07 juga diperoleh dari penelitian sebelumnya yang merupakan komposisi terbaik dengan rasio magnetoresistance juga sangat besar, yaitu sekitar 75% (2 kali lipat hasil sebelumnya) [4]. Kemudian faktor lain yang dapat meningkatkan rasio magnetoresistance ini adalah ukuran butir. Dari penelitian sebelumnya memperkecil ukuran butir diperoleh peningkatan rasio magnetoresistance hampir 14 kali lipat
dari sebelumnya [5]. Pada penelitian ini akan dilakukan perpaduan komposisi antara komposisi optimum dari La dan Ca, juga dari Mn dan Ti yang selanjutnya paduan tersebut di milling untuk diperoleh ukuran butir yang cukup kecil, sehingga diharapkan penelitian ini pada akhirnya akan diperoleh sifat yang unggul yaitu paduan yang memiliki perubahan rasio magnetoresistance yang sangat signifikan, dan dapat memberikan dampak yang lebih baik terutama untuk aplikasi selanjutnya.

## METODE PERCOBAAN
Sintesis sampel La 0,67 Ca 0,33 Mn 0,93 Ti 0,07 O 3 menggunakan reaksi padatan dengan mencampurkan oksida-oksida penyusun, yaitu : Lantanum Oxide (La 2 O 3 ), Calcium Carbonate CaCO 3 , Titanium Dioxide (TiO 2 ) dan Manganese (IV) oxide MnO 2 . Sedangkan spesifikasi bahan-bahan tersebut ditunjukkan seperti pada Tabel 1.
Keempat bahan tersebut dicampur dengan perbandingan stoikiometri La : Ca : Mn : Ti = 0,67 : 0,33 : 0,93 : 0,07 dan berdasarkan persamaan reaksi sebagai berikut :
La 2 O3 + CaCO 3 + MnO 2 + TiO 2 La 0,67 Ca 0,33 Mn 0,93 Ti 0,07 O 3 + CO 2
Pencampuran bahan ini menggunakan peralatan High Energy Milling ( HEM ) Spex 8000 yang terdapat di laboratorium Bidang Karakterisasi dan Analisis Nuklir (BKAN), Pusat Teknologi Bahan Industri Nuklir (PTBIN) -BATAN dengan spesifikasi normal speed 4500 rpm , run time 90 menit, of time 30 menit, dan on of cycle 1 kali, seperti yang ditunjukkan pada Gambar 1.
HEM ini terdiri dari sebuah wadah ( vial ) yang di dalamnya terdapat bola-bola ( ball mill ) yang bergerak secara spin dan berfungsi untuk menghancurkan bahan
Tabel 1 . Bahan dasar penelitian
No. Nama Formula Kimia Produk M r Kemurnian 1 Calcium Carbonate CaCO 3 M erck 100,09 99,0% 2 M anganese (IV) O xide M nO 2 Aldrich 86,94 99,0% 3 Lantanum Oxide La 2 O 3 M erck 325,8 99,5% 4 Titanium Dioksida TiO 2 M erck 79,88 99,0%
Gambar 1 . (a) High Energy Milling (HEM), (b) Vial HEM (b) (a)
Pengaruh Ukuran Butir terhadap Rasio Magnetoresistance pada Paduan La 0,67 Ca 0,33 Mn 0,93 Ti 0,07 O 3 (Ahmad Jazuli)
tersebut. Vial ini terbuat dari bahan stainless steel (SS) dengan bentuk seperti tabung dengan panjang 7,6 cm dan diameter 5,1 cm. Sedangkan ball mill juga terbuat dari bahan stainless steel (SS) dengan diameter bola sebesar 8 mm.
Proses milling ini dilakukan selama 10 jam. Kemudian sampel dicetak dalam bentuk pellet (silinder) dengan metode kompaksi penekan satu sisi ( single action pressing ). Masing-masing sampel dicetak dengan diameter 20 mm dan ketebalan 2 mm hingga 3 mm pada tekanan 5000 psi. Berdasarkan diagram fasa seperti ditunjukkan pada Gambar 2, sampel dipanaskan pada suhu 1350 o C selama 6 jam dalam furnace tube Carbolite .
Langkah selanjutnya adalah sampel di milling kembali dengan variasi waktu milling selama 5 jam, 10 jam, 15 jam, 20 jam dan 25 jam. Rekristalisasi bahan dilakukan dengan memanaskan kembali pada suhu 1100 o C selama 24 jam.
Pengamatan kualitas dan kuantitas fasa-fasa yang ada di dalam sampel menggunakan peralatan X-Ray Diffractometer (XRD) merek Philip , type PW1710. Pengamatan mikrostruktur sampel dilakukan dengan menggunakan SEM ( Scanning Electron Microscope ) 515 Philip . Komposisi unsur diukur dengan menggunakan peralatan EDAX . Sedangkan pengukuran GMR sampel menggunakan alat ukur V-I dan V-T dengan metode Four Point Probe ( MFPP ) [6]. Semua karakterisasi tersebut dilakukan di Pusat Teknologi Bahan Industri Nuklir (PTBIN) - BATAN.

## HASIL DAN PEMBAHASAN
Hasil analisis pola difraksi sinar-X sampel LaCaMnTiO3 yang dipanaskan pada suhu 1350 o C selama 6 jam dengan metode Rietveld [7] diperlihatkan seperti pada Gambar 3.
Garis hitam dengan sibol ( symbol +) merupakan hasil pengukuran sampel dengan menggunakan difraksi sinar-X yang lazim disebut garis observasi.
Garis putih (line (-)) adalah hasil perhitungan berdasarkan data yang diperoleh dari penelitian sebelumnya [8] yang kemudian disebut dengan garis kalkulasi. Garis putus-putus berbentuk bar (bar ( I) ) adalah titik-titik puncak fasa La 0,67 Ca 0,33 Mn 0,93 Ti 0,07 O 3 dari hasil perhitungan berdasarkan referensi. Garis warna biru ( line (-)) merupakan selisih dari profil hasil observasi dan profil hasil kalkulasi. Semakin datar garis biru ini berarti bahwa profil hasil observasi ini semakin cocok dan ter fitting baik dengan profil hasil kalkulasi. Hal ini menunjukkan bahwa sampel yang terbentuk merupakan fasa La 0,67 Ca 0,33 Mn 0,93 Ti 0,07 O 3 . Sedangkan data parameter struktur kristalnya ditunjukkan pada Tabel 2.
Data parameter kisi, suhu, dan faktor R untuk sampel La 0,67 Ca 0,33 Mn 0,93 Ti 0,07 O 3 berturut-turut adalah a = 5,474(2) Å; b = 7,727(3) Å; c = 5.477(2) Å; R WP = 29,23; R P = 20,42; R I = 14,46; R F = 9,96; dan S = 1,08. Tampak bahwa faktor R relatif kecil dan faktor S bernilai lebih kecil dari nilai standar Rietveld (S standar = 1,30). Sampel La 0,67 Ca 0,33 Mn 0,93 Ti 0,07 O 3 memiliki struktur kristal orthorhombic dengan space group Pnma (No. 62).
Sampel La 0,67 Ca 0,33 MnO 3 ini merupakan bahan yang memiliki karakteristik instrinsik berupa sifat magnetik pada suhu rendah.
Suhu Neel T N yang dimiliki pada bahan La 0,67 Ca 0,33 MnO 3 ini, berada pada suhu 130 K. Sedangkan tsuhu Curie dari bahan ini T c berada pada suhu 210 K. Gambar 4 merupakan hasil pengukuran suhu Neel T N dan T c yang diukur pada rentang suhu 77 K sampai 300 K.
Gambar 2 . Diagram fasa sistem biner La 2 O 3 – Mn 2 O 3
Tabel 2 . Data parameter struktur kristal pada sampel La 0,67 Ca 0,33 Mn 0,93 Ti 0,07 O 3
Koordinat fraksi atom
Atom Faktor hunian atom ( occupation factor ), g x y z La Ca Mn Ti O(1) O(2) 0,67 0,33 0,93 0,07 1,0 1,0 0,021(2) 0,021(2) 0,0 0,0 0,478(1) 0,714(5) 0,25 0,25 0,0 0,0 0,25 -0,023(9) -0,004(3) -0,004(3) 0,5 0,5 -0,176(2) 0,752(9) Gambar 3 . Hasil refinement dari pola difraksi sinar-x pada paduan La 0,67 Ca 0,33 Mn 0,93 Ti 0,07 O 3 yang dipanaskan pada suhu 1350 o C selama 6 jam
Pada Gambar 4, tampak bahwa ada dua suhu transisi yang muncul, yaitu yang pertama adalah suhu Neel T N dan yang kedua adalah suhu Curie . Suhu Neel terjadi pada daerah sekitar 130 K, sedangkan suhu Curie disekitar 210 K. Suhu Neel adalah suhu transisi peralihan sifat magnetik bahan dari paramagnetik ke antiferomagnetik, sedangkan suhu Curie adalah suhu transisi dimana terjadi perubahan sifat magnetik bahan dari paramagnetik menjadi feromagnetik. Hal ini berarti bahwa di dalam sampel ini mengandung dua domain magnetik yang tercampur, yaitu feromagnetik dan antiferomagnetik. Berdasarkan diagram fasa magnetik pada sistem ini, kondisi ini terjadi pada saat komposisi La dan Ca hampir sebanding seperti yang ditunjukkan pada Gambar 5 di bawah ini.
Dengan demikian berarti bahwa hasil ini masih bersesuaian dengan diagram fasa magnetik pada sistem La x Ca 1-x MnO 3 . Terjadinya dua fasa magnetik pada saat komposisi Ca sebesar 42% sampai 45%. Sedangkan berdasarkan hasil pengujian dengan menggunakan EDAX menunjukkan bahwa kandungan Ca pada komposisi ini sebesar 41%. Menurut diagram fasa magnetik tersebut, pada komposisi Ca sebesar 42%, suhu Curie T c berada disekitar suhu 220 K, sedangkan suhu Neel T N berada disekitar 180 K.
Gambar 6 merupakan profil difraksi sinar-x pada sampel dengan 5 variasi milling . Pada Gambar 6 terlihat bahwa intensitas puncak menurun dan mengalami pelebaran ( broadening ) seiring dengan semakin lamanya
proses milling , hal ini menunjukkan bahwa ukuran partikel dari sampel ini mulai mengecil.
Sedangkan profil difraksi sinar-X pada sampel dengan 5 variasi milling yang telah dipanaskan pada suhu 1100 o C selama 24 jam ditunjukkan pada Gambar 7. Kelima gambar tersebut di atas menunjukkan bahwa telah terjadi rekristalisasi pada masing-masing sampel yang ditandai dengan semakin tajam-tajam puncak dari pola difraksi sinar-X yang terbentuk. Sehingga melalui proses pemanasan ini akan diperoleh kristal La 0,67 Ca 0,33 Mn 0,93 Ti 0,07 O 3 dengan ukuran partikel dan kristalit yang relatif kecil.
Gambar 8 adalah hasil foto SEM dengan perbesaran 10.000 kali, baik yang diamati setelah proses milling dan setelah terjadi rekristalisasi. Berdasarkan hasil foto SEM tersebut dapat memberikan gambaran bahwa semakin lama milling , maka semakin kecil ukuran partikelnya dan proses pemanasan pada suhu 1100 o C ini tidak merubah baik struktur kristal maupun ukuran partikelnya. Hasil pengukuran menggunakan EDAX menunjukkan bahwa bahan ini memiliki kualitas yang cukup baik dengan komposisi unsur La : Ca : Mn : Ti : O = 15,13% : 8,28% : 18,18% : 1,58% : 56,33%.
Hasil pengukuran resistansi, resistivitas, dan rasio magnetoresistance pada sampel La 0,67 Ca 0,33 Mn 0,93 Ti 0,07 O 3 original (tanpa milling ) dengan variasi milling 5 jam, 10 jam, 15 jam, 20 jam, dan 25 jam dengan menggunakan metode four point probe ditunjukkan Gambar 9. Sampel La 0,67 Ca 0,33 Mn 0,93 Ti 0,07 O 3
Gambar 4 . Kurva resistivitas terhadap suhu
Gambar 5 . Diagram fasa magnetik sistem La x Ca 1-x MnO 3
Gambar 6 . Pola difraksi sinar-X berdasarkan variasi lama milling.
Pengaruh Ukuran Butir terhadap Rasio Magnetoresistance pada Paduan La 0,67 Ca 0,33 Mn 0,93 Ti 0,07 O 3 (Ahmad Jazuli)
adalah salah satu bahan yang memiliki rasio magnetoresistance
sangat besar. Sifat magnetoresistance perubahan sifat resistivitas bahan pada kondisi dibawah pengaruh medan magnet luar H. Gambar 10 menunjukkan perubahan resistivitas bahan akibat pengaruh medan magnet luar H. Tampak bahwa resistivitas menurun dengan meningkatnya medan magnet luar.
Berdasarkan model dari penelitian sebelumnya [9], lazim disebut dengan formula Kubo, bahwa konduktivitas dari hamburan electron bebas oleh kebergantungan potensial spin ( spin-dependent potentials ) dirumuskan sebagai berikut :
V(r,  ) = (  + jM.  )(r – r a )
Dimana  adalah representasi dari matriks spin Pauli , M adalah vektor unit arah magnetisasi, r adalah representasi dari vector resistance . Dari formula tersebut dapat didefinisikan secara sederhana bahwa kondiktivitas bahan terutama bahan yang memiliki sifat magnetoresistance dipengaruhi oleh dua faktor penting, yaitu pertama adalah dipengaruhi oleh adanya hamburan elektron bebas ( free electron scatter ) dan yang kedua adalah dipengaruhi oleh momen dipol. Sedangkan menurut model magnetik granular solid bahwa besaran resistivitas dianggap merupakan suatu hasil proses hamburan ( scattering ) dari elektron oleh potensial grain dan magnetik momen dipol antara domain di dalam suatu grain atau butir. Faktor-faktor penyebab munculnya hamburan elektron adalah adanya impuritas (ketidakmurnian bahan), porositas atau void (kekosongan), dan adanya cacat kristal. Sedangkan yang mempengaruhi momen dipol adalah spin magnetik bahan dalam sebuah domain magnetik.
Jadi munculnya resistivitas pada bahan tersebut disebabkan bahwa bahan tersebut yang utama memiliki porositas atau void sehingga elektron terhambur olehnya. Sedangkan menurunnya resistivitas bahan di bawah kondisi medan magnet luar, sangat dipengaruhi oleh adanya momen dipol. Dengan pembalikan spin magnetik pada bahan yang searah dengan medan magnet luar berakibat perjalanan elektron semakin baik (tidak terganggu oleh arah domain spin magnetik) sehingga
Gambar 9 . Pengaruh medan magnet terhadap resistivitas
Gambar 10 . Pengaruh lama milling terhadap resistivitas
Gambar 8 . Hasil Foto dengan SEM perbesaran 10.000 kali hasil milling selama : (a) 5 jam, (b) 10 jam,
(c) 15 jam, (d) 20 jam, dan (e) 25 jam
Setelah proses milling Setelah proses rekristalisasi (a) (b) (c) (d) (e) (a) (b) (c) (d) (e)
secara berangsur-angsur efek hamburan elektron akibat arah domain spin magnetik ini semakin berkurang. Berkurangnya hamburan elektron tersebut ditandai dengan menurunnya nilai resistivitas bahan tersebut seperti tampak pada Gambar 9. Pada Gambar 9 ditunjukkan pula bahwa resistivitas bahan menurun dengan semakin lamanya proses milling . Untuk lebih jelasnya telah digambarkan pula pengaruh lama milling terhadap nilai resistivitas pada bahan ini seperti ditunjukkan pada Gambar 10. Pengaruh lama milling ini menyebabkan semakin kecilnya ukuran butir dari bahan ini. Berdasarkan teorema Hukum Ohm bahwa ukuran butir sangat mempengaruhi luas permukaan kontak antar butir. Semakin kecil ukuran butirnya akan semakin besar luas permukaan kontak antara butir satu dengan butir yang lainnya. Sehingga jelas bahwa efek hamburan elektron ini akan berkurang dengan semakin besarnya luas permukaan kontak bahan ini yang ditandai dengan menurunnya baik resistivitas maupun resistansi bahan ini.
Pengukuran sifat GMR pada sampel La 0,67 Ca 0,33 Mn 0,93 Ti 0,07 O 3 sesudah proses milling dan pemanasan pada 1100 o C dilakukan untuk kondisi arus dan penampang bahan sejajar terhadap fluks medan magnet ditunjukan pada Gambar 11. Pengukuran sifat GMR sebagai fungsi milling ditunjukkan pada Gambar 12.
Pada Gambar 11, terlihat bahwa rasio magnetoresistance semakin menurun dengan betambahnya medan magnet luar. Sifat magnetoresistance dicirikan oleh adanya transisi fasa metamagnetik dimana momen atom Mn yang tersusun secara antiferomagnetik akan berubah menyusun dirinya menjadi feromagnetik ketika dikenakan medan magnet luar. Jadi hal ini sangat bersesuaian dengan penelitian sebelumnya, bahwa pada sampel La 0,67 Ca 0,33 Mn 0,93 Ti 0,07 O 3 telah terjadi transisi fasa metamagnetik dimana atom Mn yang telah di dopan dengan Ti sangat mudah berubah, dimana momen atom Mn yang tersusun secara antiferomagnetik berubah menyusun dirinya menjadi feromagnetik.
Sifat magnetoresistance ini terdiri dari dua jenis, yaitu positif magnetoresistance dan negatif
magnetoresistance. Secara umum ciri dari sifat positif magnetoresistance adalah resistivitas bahan semakin meningkat apabila dikenakan medan magnet luar. Sedangkan negatif magnetoresitance adalah resistivitas bahan semakin menurun apabila dikenakan medan magnet luar. Sifat magnetoresistance yang lazim diteliti banyak orang adalah negatif magnetoresistance . Apabila gejala penurunan resistivitas ini cukup besar maka disebut dengan sifat Giant Magnetoresistance ( GMR ). Gejala Giant Magnetoresistance ( GMR ) pertama kali ditemukan pada struktur lapisan tipis Fe / Cr [11 -12]. Struktur lapisan tipis ini terdiri dari lapisan Fe yang memiliki momen magnet dan disisipi dengan logam non magnetik Cr sebagai spacer . Pada penelitian ini atom Mn yang memiliki momen magnetik dan disisipi dengan atom non magnetik Ca sebagai spacer . Bahan dalam bentuk lapisan tipis magnetik atau granular dapat secara spontan memiliki sifat antiferomagnetik, dan memunculkan gejala GMR . Sifat resistan listriknya secara signifikan berkurang ketika medan magnet luar mengimbas secara paralel dengan arah magnetisasi bahan. Sifat GMR dicirikan dengan rasio magnetoresitance , yaitu   /  , dimana   adalah selisih harga tahanan listrik (resistivitas) ketika dikenakan medan magnet. Dan  disini diukur pada kondisi searah medan magnetisasi.
Pada Gambar 12, juga diperlihatkan bahwa rasio magnetoresistance sangat dipengaruhi oleh lamanya milling . Semakin lama proses milling maka semakin besar pula rasio magnetoresistance dari paduan ini seperti yang ditunjukkan pada Gambar 10.
Jadi faktor lain yang mempengaruhi peningkatan rasio magnetoresistance   /  ini yaitu faktor lama milling . Melalui proses milling dari 5 jam sampai 25 jam harga   /  dapat ditingkatkan yang semula 15% menjadi 45%. Harga   /  meningkat dari 14,7%; 18%; 24,5%; 30,8%; 35,2%; dan 44,6% berturut-turut untuk milling 5 jam, 10 jam, 15 jam, 20 jam dan 25 jam.
Proses milling ini mengakibatkan hancurnya partikel besar menjadi partikel yang lebih kecil. Sedangkan dalam satu partikel diyakini terdiri dari beberapa grain sehingga antar grain yang satu dengan yang lain dibatasi dengan grain boundary . Apabila
Gambar 11 . Pengaruh medan magnet terhadap rasio magnetoresistance
Gambar 12 . Pengaruh lama milling terhadap rasio magnetoresistance
Pengaruh Ukuran Butir terhadap Rasio Magnetoresistance pada Paduan La 0,67 Ca 0,33 Mn 0,93 Ti 0,07 O 3 (Ahmad Jazuli)
dalam satu partikel memiliki banyak grain boundary , sehingga terdapat domain magnetic dengan berbagai arah yang dimungkinkan, maka untuk membalik domain magnetic tersebut diperlukan energi yang cukup besar. Berbeda apabila dalam satu partikel hanya terdapat satu grain , sehingga domain magnetic dapat dengan mudah dibelokkan atau dibalikkan menjadi satu arah magnetisasi. Hasil pengukuran terakhir ini diduga kuat terdapat beberapa partikel merupakan satu grain akibat proses milling tersebut. Dengan demikian pembalikan domain magnetic dari antiferomagnetik ke feromagnetik akan mudah dicapai pada medan magnet yang relatif rendah.
Pada sampel La 0,67 Ca 0,33 Mn 0,93 Ti 0,07 O 3 yang di milling selama 25 jam dengan proses pemanasan pada 1100 o C selama 24 jam memiliki harga rasio magnetoresistance cukup besar sekitar 44,6 %. Nilai dari rasio magnetoresistance ini termasuk sangat besar apabila dibandingkan dengan hasil yang sebelumnya diperoleh oleh peneliti lain. Penelitian yang dilakukan sebelumnya dengan menggunakan sampel RMnO 3 (R = La, Ca, dan Sr) menghasilkan rasio GMR hanya berkisar 16 – 18% [1]. Begitu pula penelitian sebelumnya, bahwa rasio GMR sampel LnMnO 3 hanya berkisar 0,8 % hingga 1% [2]. Keberhasilan ini memberikan dampak positif pada penelitian-penelitian selanjutnya guna meningkatkan kualitas bahan-bahan yang memiliki sifat GMR yang cukup tinggi.

## KESIMPULAN
Sintesis dan karakterisasi giant magnetoresistance pada paduan La 0,67 Ca 0,33 Mn 0,93 Ti 0,07 O 3 telah berhasil dilakukan. Hasil pengukuran dengan difraksi sinar-x ( XRD ) menunjukkan bahwa sintesis bahan La 0,67 Ca 0,33 Mn 0,93 Ti 0,07 O 3 memiliki fasa tunggal ( single phase ) dengan struktur kristal ortorombik, space group Pnma (I-62) dan parameter kisi a = 5,474(2) Å ; b = 7,727(3) Å ; dan c = 5,477(2) Å . Hasil pengukuran menggunakan EDAX menunjukkan bahwa bahan ini memiliki kualitas yang cukup baik dengan komposisi unsur La : Ca : Mn : Ti : O = 15,13% : 8,28% : 18,18% : 1,58% : 56,33%. Hasil foto dengan Scanning Elektron Microscope ( SEM ) menunjukkan bahwa butir-butir kristal berbentuk bulat-bulat hampir homogen di seluruh permukaan sampel dengan ukuran butiran sekitar 1000 nm hingga 4000 nm, 250 nm hingga 2000 nm, 250 nm hingga 1000 nm, 250 nm hingga 500 nm, 100 nm hingga 250 nm berturut-turut untuk milling 5 jam, 10 jam, 15 jam, 20 jam, 25 jam. Dan pada sampel La 0,67 Ca 0,33 Mn 0,93 Ti 0,07 O 3 ini memiliki rasio magnetoresistance cukup besar dengan rasio d  /  sebesar 14,7 %; 18,0 %; 24,5 %; 30,8 %; 35,2 %; dan 44,6 %. Telah diperoleh paduan giant magnetoresistance La 0,67 Ca 0,33 Mn 0,93 Ti 0,07 O 3 dengan kualitas yang cukup baik dan ukuran butir sangat mempengaruhi besarnya rasio magnetoresistance hingga 3 kali lipat dari sebelumnya. Peningkatan rasio magnetoresistance pada
paduan ini diharapkan dapat memberikan dampak positif bagi perkembangan paduan ini untuk aplikasi selanjutnya terutama pada sifat sensitivitasnya.

## DAFTAR ACUAN
[1]. GROSS, R., ALFF, L., BUCHNER, B., FREITAG, B.H., HOFENER, C., KLEIN, J., LU, Y., MADER, W., PHILIPP, J.B., RAO, M.S.R., REUTLER, P., RITTER, S., THIENHAUS, S., UHLENBRUCK, S., WIEDENHORST, B., Journal of Magnetism and Magnetic Materials , 211 (2000) 150-159
[2]. DAMAY, F., MATIN, C., MAIGNAN, A., RAVEAU, B., J. Appl. Phys. , 82 (12) (1997)
[3]. SAHANA, M., SATYALAKSHMI, K.M., HEGDE, M.S., PRASAD, V., SUBRAMANYAM, S.V., Materials Research Bulletin , 32 (7) (1997) 831-837
[4]. G.H. JONKER AND J.H. VAN SANTEN, Physica , 16 (1950) 337
[5]. DUDUNG ABDUL KODIR, Thesis Pasca Sarjana , Universitas Indonesia, (2006)
[6]. WISNUARIADI, ENGKIR SUKIRMAN, DIDIN S. WINATAPURA, GRACE TJ. SULUNGBUDI, Majalah BATAN , XXXIV (1/ 2) (2001) 15-30 [7]. IZUMI, F., Rietan Manual , (1994) (private communication)
[8]. PAULGIER, D., MC CARTY, G., North Dakota State University , Fargo, ND, USA, ICDD Grant in Aid,
(1994)
[9]. BARTHELEMY, A., FERT,A., PETROFF, F., Giant Magnetoresistance in Magnetic Multilayers, Handbook of Magnetic Materials , 12 , Elsevier Science B.V., (1999)
[10]. FUJJI, H., et.all., Solid State Commun ., 53 (8) (1985) 715-717
[11]. M.N. BAIBICH, J.M. BROTO,A. FERT, F. NGUYEN VANDAU,F. ,PETROFF,P.EITENNE, G.CREUZET, A. FREIDERICH, and J. CHAZELAS, Phys. Rev. Lett ., 61 2472 (1988) 2472
[12]. BINASCH, et.al., Phys. Review B , (1989) 4828-4830