Hasil Pencarian  ::  Simpan CSV :: Kembali

Abstrak :
Tunnel Field Effect Transistor (TFET) merupakan struktur divais yang menggunakan mekanisme transport band-to-band tunneling untuk proses injeksi carrier. Hal ini berbeda dengan MOSFET yang menggunakan thermionic emission untuk mengalirkan arus. Dengan mekanisme transport yang berbeda ini,TFET dapat mencapai nilai subthreshold swing (SS) lebih rendah dari 60 mV/dec, lebih kecil dari transistor konvensional. Rendahnya nilai SS ini penting untuk penskalaan tegangan dengan arus switching yang ideal. Pada tesis ini dilakukan analisa karakteristik tunnel FET pada divais Si lateral p-n dan p-i-n berskala nanodari data hasil penelitian yang diperoleh Nano Device Laboratory, Research Institute of Electronics, Shizuoka University, Jepang. Fenomena band-to-band tunneling pada divais lateral p-n dan p-i-n berskala nano berhasil diobservasi. Band-to-band tunneling terjadi pada saat divais diberikan tegangan reverse bias dan gate diberikan tegangan positif. Dari hasil analisa pada struktur p-n dengan ketebalan oxide 150 nm, diperoleh SS mencapai 647,5 mV/dec. Dengan metode komparasi tegangan substrat pada ketebalan oxide 3 nm diperoleh SS sebesar 12,95 mV/dec, lebih kecil dari 60 mV/dec yang merupakan batasan nilai SS yang dapat dicapai pada MOSFET. Selanjutnya dilakukan analisa pengaruh co-doped dan intrinsic region terhadap tegangan threshold dan pengaruh panjangnya terhadap SS. Diperoleh bahwa struktur p-n memiliki tegangan threshold lebih tinggi dibanding struktur p-i-n. Hal ini dipengaruhi oleh level Fermi pada channel region, di mana co-doped region memiliki level Fermi EF = 0,112 eV, lebih rendah dari i-region dengan EF = 0,56 eV, sehingga dibutuhkan tegangan gate yang lebih besar untuk menurunkan energi band channel sehingga terbentuk tunnel junction. Dengan mengubah panjang co-doped dan i-region diperoleh hasil bahwa pada struktur p-n dengan panjang co-doped 250 nm diperoleh SS sebesar 647,5 mV/dec, lebih kecil dari struktur dengan panjang co-doped 1000 nm dengan SS mencapai 724 mV/dec. Hal ini disebabkan pada struktur p-n, co-doped region yang lebih pendek akan membentuk channel region yang lebih sempit sehingga elektron pada channel akan lebih cepat tersapu menuju drain. Sebaliknya, pada struktur p-i-n dengan panjang i-region 2000 nm diperoleh SS 704 mV/dec, lebih kecil dari struktur dengan panjang i-region 1000 nm dengan SS mencapai 776 mV/dec. Hal ini dapat dijelaskan bahwa pada struktur p-i-n, semakin panjang i-region maka daerah deplesi pada channel semakin lebar sehingga tunnel region yang terbentuk akan lebih panjang dan probabilitas elektron yang dapat dilewatkan pada tunnel region semakin besar. ...... Tunnel Field Effect Transistor (TFET) is a device structure which use band to band tunneling transport for the carrier injection mechanism, unlike MOSFET which use thermionic emission. This transport mechanism enables TFET to reach sub threshold swing (SS) less than 60 mV/dec that can enable voltage scaling with ideal current switching. Analysis of the characteristic of tunnel FET on Si nanoscale lateral p-n and p-i-n devices will be conducted in this thesis based on the research data at Nano Device Laboratory, Research Institute of Electronics, Shizuoka University, Japan. Band to band tunneling phenomenon on the lateral nanoscale lateral p-n and p-i-n devices are successfully observed. Band to band tunneling occurs when the devices are in reverse biased condition and positive voltage is applied to the gate. For p-n device with the oxide thickness 150 nm, the SS reaches 647,5 mV/dec. Using substrate voltage comparison methods on the oxide layer with thickness of 3 nm, the SS value is 12,95-mV/dec, smaller than 60 mV/dec as a limitation of SS on MOSFET. Next, we analyze the effect of codoped and intrinsic region to the threshold voltage and its length to the subthreshold swing (SS). We found that, p-n devices have higher threshold voltage compared to p-i-n devices. We ascribe that this results come from the fact that codoped region has lower Fermi level than that in i-region. By varying the intrinsic and the co-doped region length, we observed that p-n device with co-doped length 250 nm has SS 647,5 mV/dec, smaller than p-n device with co-doped length 1000 nm which has SS 724 mV/dec. We consider that when the co-doped region length is decreasing, the channel region will be shorter. Therefore the electron on the the conduction band of the channel will be swept out to the drain region quickly. We also found that, p-i-n device with i-region length 2000 nm has SS 704 mV/dec, smaller than p-i-n device with i-region length 1000 nm with SS 776 mV/dec. We ascribe that when the i-region length is increasing, the tunnel region in the channel region will be larger, such that the probabilities of electron to tunnel to the channel region increases.

Abstrak :
Mikrokantilever merupakan divais berbasis Microelectromechanical Systems (MEMS) untuk mendeteksi zat atau partikel yang bermassa sangat kecil, seperti virus, bakteri, glukosa dan lain-lain. Sensor berbasis mikrokantilever telah menarik minat peneliti saat ini untuk mengembangkan aplikasinya dalam bidang kedokteran, biologi, kimia, dan lingkungan. Pada riset ini dilakukan desain, membuat model mikrokantilever dengan persamaan matematis, dan mensimulasikan model untuk menghitung nilai sensitivitas sensor. Dari hasil simulasi akan dibahas sensitivitas sensor, frekuansi resonansi serta dimensi mikrokantilever sehingga dapat digunakan sebagai biosensor yang mampu mengukur keberadaan virus (pada tesis ini mengambil kasus virus Dengue). Telah dibuat 3 buah model mikrokantilever yaitu bentuk I, bentuk T dan bentuk V untuk selanjutnya dianalisis sensitivitas dan frekuensi resonansinya. Untuk dapat berfungsi sebagai biosensor, pengaruh pelapisan fungsionalisasi juga dimasukkan dalam perhitungan sensitivitas mikrokantilever. Pelapisan fungsionalisasi yang diperhitungkan meliputi lapisan emas dan antibodi virus Dengue. Dari ketiga pemodelan ini tampak bahwa model yang paling sensitif adalah mikrokantilever bentuk T kemudian bentuk V (dengan lebar kaki w sama) dan terakhir bentuk I. Pemberian lapisan fungsionalisasi dapat menurunkan sensitivitas sensor. Penambahan lapisan piezoresistor setebal 0,1 mm, emas setebal 30 nm dan lapisan antibodi setebal 0,1 mm pada mikrokantilever dengan ukuran panjang 14,1 mm, lebar 4,7 mm dan tebal 200 nm, dapat mengubah nilai sensitivitas mikrokantilever dari 31,2 attogram/Hz menjadi 84 attogram/Hz. Agar dapat mendeteksi virus tunggal Dengue, maka mikrokantilever perlu dirancang dengan ukuran panjang 11,1 mm, lebar 3,7 mm, ketebalan 200 nm, dan pelapisan emas setebal 30 nm. Sensitivitas mikrokantilever yang didapat adalah 32,4 attogram/Hz dengan frekuensi resonansi pada kisaran 790 kHz. Diharapkan dengan desain biosensor berbasis mikrokantilever dapat dijadikan acuan dalam pembuatan sensor pendeteksi virus demam berdarah Dengue secara akurat. ......Microcantilever is a Microelectromechanical Systems (MEMS) based device which is able to detect substances or particles having a very small mass. Microcantilever-based sensors have attracted researchers today to develop applications in medicine, biology, chemistry, and environment. On this research will design, generate model of microcantilever with mathematical equations, and then simulate the model to calculate the sensitivity of microcantilever. From the simulation results will be discussed sensitivity, resonant frequency and dimensions of microcantilever which is can be used as a biosensor that can measure the presence of a single virus (in this thesis use case of single Dengue virus). Created three pieces of microcantilever models consist of the I-shaped, T-shaped and V-shaped microcantilever. The models were analyzed for the sensitivity and resonant frequency. To be able to function as a biosensor, the effect of functionalization layer is considered in the calculation of microcantilever sensitivity. Functionalization layer includes a gold and a dengue virus antibodies layer and also piezoresistive layer as transducer. From this modeling, it appears that the most sensitive model is T-shaped and then V-shaped (with the same feet length of w) and I-shaped microcantilever. Functionalization layer can reduce the sensitivity of the sensor. Addition of 0.1mm-thick of piezoresistive layer, 30 nm-thick gold layer and 0.1mm-thick of antibodies layer, can shift the microcantilever sensitivity value from 31.2 attogram/Hz to 84 attogram/Hz. To be able to detect a single Dengue virus, microcantilever shall be designed by 11,1 mm in length, 3,7 mm in width, 200m in thickness, and completed with 30 nm thick of gold coating. Microcantilever sensitivity obtained was 32.4 attogram/Hz with the resonance frequencies in the range of 790 kHz. It is expected that with the design of microcantilever-based biosensor can be used as a reference in the fabrication of an accurate Dengue virus-detection sensor.

Abstrak :
Tesis ini membahas perancangan sensor berbasis 4 mikro-probe dalam sistem ECVT (Electrical Capacitance Volume Tomography) untuk mengukur struktur 3 dimensi di dalam material. Sensor probe yang digunakan berjumlah empat probe tersusun seri dan memiliki diameter berkisar 3 mikrometer yang kemudian di dekatkan ke permukaan sampel. Sampel yang digunakan berbahan SiO2 yang didalamnya terdapat bahan Si berbentuk bola dan memiliki diameter 4 mikrometer. Struktur bola Si digerakkan secara horizontal di bawah 4 sensor probe. Pergerakan sampel secara horizontal dilakukan dengan menggunakan rangkaian kontrol horizontal, dengan tegangan output sebesar -16,95 volt sampai dengan 17,12 volt piezoelektrik dapat digerakkan. Untuk mengontrol jarak probe dan permukaan sampel yang sangat dekat, dilakukan dengan memberi beda tegangan antara probe dan sampel dengan menahan arus terobosan (tunnel current) pada harga konstan. Pendeteksian arus terobosan menggunakan rangkaian I-V converter, selanjutnya diproses oleh kontrol vertikal (kontrol proporsional integral) untuk menjaga jarak antara tip dan sampel. Rangkaian kontrol vertikal mampu menjaga nilai Vofset = 0 atau nilai Vin dan Vsetpoin tetap sama saat Vsetpoin bernilai 1,51 volt sampai dengan 10,06 volt. Setelah dilakukan proses rekonstruksi dengan menggunakan prinsip ECVT, pada objek yang berukuran 4 mikrometer, rekonstruksi berhasil dilakukan meskipun hanya menggunakan 4 sensor. ......This thesis discusses the design of sensor-based 4 micro-probe in system ECVT (Electrical Capacitance Volume Tomography) to measure the 3-dimensional structure inside material. Probe sensor used consists of four series of probes and has a diameter of 3 micrometer which is then brought to the surface of the sample. Sample were used which is made of SiO2 and inner this material is Si in form of spherical with diameter 4 micrometres. Structure spherical horizontally driven below 4 probe sensors. Horizontal movement of the sample is done by using horizontal control, with output voltage of -16.95 volts to 17.12 volts piezoelectric movable. To control the distance of the probe and sample surface is very close, done with a voltage difference between probe and sample with tunnel current at constant value. Detection tunnel current using a I-V converter circuit, and next processing by the vertical control (proportional integral control) to maintain distance between the tip and sample. Vertical control circuit capable of maintaining the value Vofset = 0 or the value of Vin and Vsetpoin remain the same when Vsetpoin value is 1.51 volts up to 10,06 volt. After reconstruction using ECVT principle, the object with diameter 4 micrometers, reconstruction succesfully only using 4 sensors.

Abstrak :
ABSTRAK
Single Electron Transistor (SET) merupakan salah satu alternatif pengganti teknologi CMOS karena ukuran divais dan konsumsi daya yang kecil. Pada skripsi ini dilakukan rancang bangun gerbang logika dasar seperti gerbang logika AND, OR, NAND, NOR, dan NOT yang dibangun dengan SET menggunakan perangkat lunak SIMON 2.0. Gerbang logika dasar berbasis SET yang telah dirancang akan dibandingkan dengan gerbang logika dasar berbasis CMOS. Hasil simulasi dengan perangkat lunak SIMON 2.0 menunjukkan bahwa gerbang logika dasar berbasis SET memiliki karakteristik hasil keluaran yang sama dengan gerbang logika dasar berbasis CMOS. Dengan membandingkan ukuran divais dan konsumsi daya antara teknologi CMOS dengan SET didapatkan bahwa struktur SET memiliki luas divais 78 kali lebih kecil dari luas divais teknologi 22-nm CMOS dan konsumsi daya yang seribu kali lebih kecil dari konsumsi daya pada teknologi 32-nm CMOS.

---

ABSTRACT
Single Electron Transistors (SETs) are considered as the attractive candidates to replace CMOS technology due to their ultra-small size and low power consumption. This thesis presents a design and construction of basic logic gates, such as AND, OR, NAND, NOR, and NOT logic gates, based on Single Electron Transistor (SET) using SIMON 2.0 as the simulator. The simulation result shows that the output of the basic logic gates based on SET has the same output characteristic as the output in CMOS technology. We also analyze and compare the dimension and power consumption of the basic logic gates based on CMOS and SET. SET has 78 times smaller device area than 22-nm CMOS technology and a thousand times smaller power consumption than 32-nm CMOS technology.

Abstrak :
ABSTRAK
Single Electron Transistor (SET) merupakan sebuah transistor yang memanfaatkan pergerakan satu buah elektron. Salah satu aplikasi dari single elektron transistor adalah single electron memory. Pada skripsi ini, dilakukan desain memori berbasis floating dot dan difokuskan pada analisa pergerakan elektron dalam divais SEM dengan mengatur kapasitansi pada tunnel junction antara quantum dot dan floating dot. Dengan adanya elektron pada quantum dot akan mengubah level energi dari floating dot. Fenomena hysterisis diperoleh pada rentang kapasitansi antar dot C12 = 9.999 x 10-17 – 1 x 10-19 F. Efek kapasitansi antar dot juga dapat menyebabkan terjadinya fenomena elektron berpindah antar dot dengan cepat pada rentang kapasitansi antar dotnya C12 = 10-18 - 10-16 F.

---

ABSTRACT
Single Electron Transistor (SET) is a very sensitive device which has capability to detect single electron. One of SET’s application is a single electron memory (SEM). We design SEM based on floating dot and we analyze the impact of capacitance variation of tunnel junction between quantum dot and floating dot about the electron transfer in SEM device. The presence of electron in quantum dot will affect energy level of floating dot. The hysterisis phenomena which is one of SEM’s phenomena is obtained in the range capacitance C12 = 9.999 x 10-17 – 1 x 10-19 F. The effect of capacitance between quantum dot and floating dot occured at C12 = 10-18 - 10-16 F.

Abstrak :
Perkembangan teknologi sensor terus meningkat pesat seiring dengan kebutuhan aplikasinya. Salah satunya adalah sensor berbasis MEMS seperti mikrokantilever, yaitu sensor yang menggunakan pendeteksi perubahan sifat mekanis sebagai transducer. Penelitian terhadap penggunaan sensor mikrokantilever relatif luas seperti di bidang kimia, fisika, biologi, lingkungan, dan kedokteran. Terdapat dua metode pengukuran deteksi objek pada sensor mikrokantilever, yaitu mode statis yang mengukur langsung defleksi yang terjadi, dan ada pula mode dinamis yang mengukur pergeseran frekuensi resonansi karena deteksi objek tertentu. Pada mode dinamis, proses menentukan frekuensi resonansi dilakukan dengan cara mengatur function generator secara manual dan mengamati pergeseran frekuensi resonansi dengan menggunakan Oscilloscope. Tujuan riset ini adalah untuk membuat sistem yang mampu secara otomatis menggeser frekuensi yang diberikan ke mikrokantilever dan mempermudah pengambilan data sehingga data dapat langsung terkomputerisasi. Sistem antarmuka menggunakan mikrokontroller Arduino Uno yang digunakan sebagai Digital to Analog Converter (DAC) sekaligus menjadi Analog to Digital Converter (ADC). Sebagai DAC, mikrokontroller akan memberikan tegangan PWM yang dikonversi menjadi tegangan analog dan dihubungkan dengan rangkaian Voltage Control Oscillator (VCO) sehingga mampu menggetarkan mikrokantilever. Sebagai ADC, Arduino akan mengolah data hasil konversi frekuensi yang dilakukan oleh IC LM2907 dan hasil konversi amplitudo yang dilakukan oleh rangkaian dengan prinsip penyearah. Nilai tegangan hasil konversi tersebut akan menjadi nilai masukan pada pin input analog Arduino Uno. Untuk tampilan grafik digunakan perangkat lunak Processing dan Labview. Sistem ini telah diujicobakan untuk pendeteksian gas, yang hasilnya dapat mendeteksi perubahan frekuensi resonansi secara otomatis serta mampu menampilkan data secara realtime. Perbandingan data dengan metode manual menunjukkan bahwa sistem yang dikembangkan telah bekerja dengan normal. ...... The development of sensor technology increases rapidly in line with the needs of the application. One is a mechanical sensor such as microcantilever sensor, which uses change in its mechanical properties as a transducer. Research in the use of microcantilever sensors is relatively broad in fields such as chemistry, physics, biology, environment and medicine. There are two methods of measuring object detection, i.e., static mode which measures the deflection that occurs immediately, and dynamic mode which measures the shift in the resonance frequency due to the detection of a specific object. So far, resonance frequency shift is generally monitored by using the oscilloscope and function generator manually. The purpose of this research is to design a system which is capable to sweep the frequency given to microcantilever automatically and also facilitate the retrieval of data in digital form, so that the data can be directly computerized. In this research the system interface uses an Arduino microcontroller. The microcontroller is used as a Digital to Analog Converter (DAC) as well as a Analog to Digital Conveter (ADC). The DAC function is used to sweep the frequency automatically. The PWM output from Microcontroller is connected to a Voltage Control Oscillator (VCO) which will oscillate the microcantilever. In the other hand, the ADC function is used to read sensor output. The principle, the value of the frequency of an electronic circuit sensor system is converted into a voltage value using the IC LM2907, while the amplitude value will be converted using an Amplitude to Voltage Converter circuit. These voltage values become the value entered in the analog pin Arduino Uno. In programming, the voltage value is converted into a frequency and amplitude value. To display the data in graphical form, we use software named Processing and Labview. The system has been tested for gas detection. The result shows that the system successfully detect resonance frequency shift automatically and display the data in realtime. The data comparison with manual method also suggest that the system works normally.

Abstrak :
ABSTRAK
Sensor berbasis mikrokantilever telah menarik perhatian dalam dekade terakhir sebagai sensor bersensitivitas tinggi yang berpotensi untuk diterapkan dalam bidang kimia, biologi, fisika, kedokteran, dan lingkungan. Komponen penting bagi sensor adalah sensitivitas dan selektivitas. Sensitivitas sensor mikrokantilever umumnya ditentukan oleh desain geometri, sedangkan selektivitas ditentukan oleh lapisan sensitif yang spesifik. Pada riset ini dilakukan simulasi dan pengukuran mikrokantilever terhadap objek gas LPG.

Pada mode statis, hasil pengukuran menunjukkan bahwa output sensor (Vout) sangat sensitif terhadap aliran gas. Meski mikrokantilever yang digunakan tanpa lapisan sensitif, nilai Vout berubah karena gas. Respon mikrokantilever ini kemungkinan disebabkan adanya adsorpsi molekul gas pada permukaan mikrokantilever. Nilai defleksi akibat adanya gas yang teradsorpsi di permukaan mikrokantilever dapat dihitung. Selain hasil tersebut terdapat kurva non linear hubungan antara tegangan output (terbentuk puncak defleksi) dan waktu gas alir yang dapat diterangkan dengan model defleksi pada struktur mikrokantilever berlapis ganda (double layer). Kemungkinan mekanisme kedua dari respon mikrokantilever adalah karena perubahan densitas dan viskositas gas dalam box eksperimen. Ini diprediksi dari menurunnya puncak defleksi maksimum saat viskositas dan densitas gas di dalam box tersebut yang meningkat.

Pada mode dinamis, tegangan peak-to-peak (Vpp) vibrasi mikrokantilever menurun dengan cepat terhadap aliran gas. Analisis berbasis massa gas yang teradsopsi menunjukkan bahwa pergeseran frekuensi resonansi sebesar 57,14 kHz ditimbulkan karena adanya massa yang menempel pada permukaan mikrokantilever sebesar 16,5 ng. Sedangkan mekanisme kedua karena perubahan densitas dan viskositas gas menunjukkan bahwa pergeseran frekuensi resonansi disebabkan karena pergeseran nilai densitas sebesar 22,38 Kg/m3 dan perubahan viskositas sebesar 0,058 cP.

Hasil riset ini menjelaskan respon mikrokantilever piezoresistif tanpa lapisan sensitif terhadap gas pada mode operasi statis dan dinamis. Perubahan sinyal output pada mikrokantilever dijelaskan dalam dua model, yaitu respon karena massa yang teradsorpsi dan respon karena perubahan viskositas fluida.

---

ABSTRACT
Microcantilever-based sensor has attracted the attention as a high sensitivity sensor which is potential to be applied in the fields of chemistry, biology, physics, medicine, and environment. Two important factors for a sensor are sensitivity and selectivity. Generally, sensitivity is determined by sensor geometry while selectivity is determined by a sensitive layer. In this research, response of microcantilever to LPG is studied in simulation and experimental aspects.

In static mode operation, the measurement result shows that the sensor output (Vout) sensitively changes to gas flow. Although uncoated microcantilever is used, the sensor output modifies due to the gas. This response may be due to the gas adsorbed on the microcantilever surface. The microcantilever deflection due to the adsorbed gas on the surface can be calculated. Another result here is a non linear curve of Vout (forming a deflection peak) vs time during the gas flow that can be explained by mechanical analysis of the microcantilever double layer structure. The second mechanism of microcantilever response is based on gas density and viscosity changes in experimental box. It is predicted that the increase of fluid density and viscosity causes the decrease of maximum deflection peak.

In dynamic mode operation, peak-to-peak voltage (Vpp) of the microcantilever vibration rapidly decreases due to the gas. The mechanism model based on adsorbed gas shows that the resonance frequency shift of about 57,14 kHz may be due to the mass of 16,5 ng absorbed on the microcantilever surface. The second mechanism is based on the gas density and viscosity changes. It shows that the resonance frequency shift is caused by the density change of 22,38 Kg/m3 and viscosity change of 0,058 cP.

These studies presented the response of uncoated piezoresistive microcantilever on the static and dynamic operation modes. The change of output signal is described in two models, i.e. the response due to the adsorbed mass and the response due to changes in fluid density and viscosity.