Electronic Theses and Dissertation

Zinc Oxide (ZnO) merupakan material semikonduktor dengan berbagai aplikasi dalam bidang elektronik, optik, dan katalisis. Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui pengaruh variasi waktu sonikasi terhadap struktur kristal, kristalinitas, ukuran kristal dan partikel, morfologi, serta energi band gap Zinc Oxide (ZnO) yang disintesis melalui metode sonikasi-hidrotermal. Sintesis dilakukan dengan menggunakan Zinc Nitrate Tetrahydrate (Zn(NO₃)₂·4H₂O) dan Hexamethylenetetramine (C₆H₁₂N₄) sebagai prekursor dengan variasi waktu sonikasi 0, 45, 60, 75, dan 90 menit. Karakterisasi dilakukan dengan menggunakan X-ray Diffraction (XRD), SEM-EDS, dan UV-Vis Spectroscopy. Hasil XRD menunjukkan bahwa seluruh sampel adalah Zinc Oxide (ZnO) tanpa adanya fasa impuritas dengan struktur kristal heksagonal wurtzite. Waktu sonikasi tidak mempengaruhi struktur kristal tetapi meningkatkan kristalinitas, dengan nilai tertinggi 86,74% yang diperoleh pada waktu sonikasi 90 menit dan terendah 82,40% pada sampel tanpa sonikasi. Ukuran kristal mengalami variasi, dengan nilai terendah 17,91 nm pada 45 menit dan meningkat secara bertahap hingga 20,00 nm pada 90 menit, menunjukkan bahwa sonikasi awal memecah partikel, tetapi durasi yang lebih lama menyebabkan rekristalisasi. Analisis morfologi menggunakan Scanning Electron Microscope (SEM) menunjukkan bahwa morfologi ZnO berubah, di mana partikel menjadi lebih kecil dan lebih terdistribusi merata dengan meningkatnya waktu sonikasi. Hasil karakterisasi UV-Vis menunjukkan bahwa energi gap ZnO sedikit menurun dari 3,08 eV (tanpa sonikasi) menjadi 3,04 eV (75 menit sonikasi), yang kemungkinan disebabkan oleh peningkatan kristalinitas dan pengurangan cacat. Dengan demikian, dapat disimpulkan penelitian ini menunjukkan bahwa variasi waktu sonikasi mempengaruhi karakteristik fisis dan kimia ZnO secara signifikan, memberikan potensi aplikasi pada bidang teknologi optoelektronik, sensor, dan fotokatalis.
Kata kunci: ZnO, sonikasi-hidrotermal, struktur kristal, kristalinitas, energi gap.

Zinc Oxide (ZnO) is a semiconductor material with various applications in electronics, optics, and catalysis. This study aims to investigate the effect of sonication duration on the crystal structure, crystallinity, crystal and particle size, morphology, and band gap energy of Zinc Oxide (ZnO) synthesized using the sonication-hydrothermal method. The synthesis was carried out using Zinc Nitrate Tetrahydrate (Zn(NO₃)₂·4H₂O) and Hexamethylenetetramine (C₆H₁₂N₄) as precursors with sonication time variations of 0, 45, 60, 75, and 90 minutes. Characterization was performed using X-ray Diffraction (XRD), SEM-EDS, and UV-Vis Spectroscopy. XRD results showed that all samples were Zinc Oxide (ZnO) with no impurity phases, exhibiting a hexagonal wurtzite crystal structure. Sonication time did not affect the crystal structure but increased crystallinity, with the highest value of 86.74% at 90 minutes and the lowest value of 82.40% in the sample without sonication. Crystal size varied, with the smallest value of 17.91 nm at 45 minutes, gradually increasing to 20.00 nm at 90 minutes, indicating that initial sonication breaks particles apart, while prolonged duration leads to recrystallization. Morphological analysis using Scanning Electron Microscope (SEM) showed that ZnO morphology changed, where the particles became smaller and more evenly distributed as the sonication time increased. UV-Vis characterization results indicated that the ZnO band gap energy slightly decreased from 3.08 eV (without sonication) to 3.04 eV (75 minutes of sonication), likely due to increased crystallinity and reduced defects. Thus, this study concludes that sonication duration significantly influences the physical and chemical properties of ZnO, offering potential applications in optoelectronic technology, sensors, and photocatalysis. Keywords: ZnO, sonication-hydrothermal, crystal structure, crystallinity, band gap energy.