https://ptsldigital.ukm.my/jspui/handle/123456789/388949 2026-04-12T15:11:20Z 2026-04-12T15:11:20Z Nurul Ellena Abdul Razak (P94483) https://ptsldigital.ukm.my/jspui/handle/123456789/781723 2025-12-15T00:43:57Z 2024-07-16T00:00:00Z

Title: Penjanaan cahaya infra merah melalui implantasi karbon dan boron untuk pembentukan gegelung dislokasi di dalam silicon Authors: Nurul Ellena Abdul Razak (P94483) Abstract: Fotonik silikon (Si) menjadi teras kepada masa hadapan untuk melengkapkan integrasi cip komputer dan telekomunikasi dengan penyepaduan komponen optik dengan elektronik. Kekangan utama untuk merealisasikan sistem fotonik berdasarkan Si adalah penjanaan sumber cahaya yang efisien dan menggunakan sepenuhnya teknik fabrikasi dari teknologi litar bersepadu piawai yang sedia ada. Umumnya, idea untuk pengekstrakan cahaya daripada struktur kristal tunggal dianggap mustahil kerana Si mempunyai pancaran sinaran yang lemah disebabkan oleh jurang jalur tidak langsung. Sistem fotonik terkini bergantung kepada sumber pancaran cahaya luar seperti laser semikonduktor III-V yang mempunyai jurang jalur langsung namun integrasi adalah kompleks dan memerlukan kos yang tinggi. Cabaran terbesar adalah untuk menghasilkan pemancar Si dengan keamatan pancaran yang tinggi dan stabil sekurangkurangnya pada panjang gelombang yang dikehendaki seperti pada jalur komunikasi optik. Teknik kejuruteraan dislokasi boleh mengawal parameter implantasi dopan yang membenarkan pancaran Si dengan keamatan yang tinggi, tetapi terhad hanya dalam keadaan kriogenik dan limitasi jalur lebar yang besar. Dengan penambahan dopan lain seperti ion karbon dan boron ke dalam struktur Si, had asas teknik ini boleh diatasi. Dalam kajian ini, teknik implantasi ion karbon dan boron dilakukan untuk penggabungan gegelung dislokasi di dalam struktur Si, selain penghasilan simpang p-n yang diperlukan untuk struktur diod. Objektif utama kajian ini adalah untuk menghasilkan pemancar Si yang cekap dengan panjang gelombang komunikasi optik pada suhu bilik, serasi dengan teknologi Semikonduktor Logam Oksida Pelengkap (CMOS) serta dapat mengatasi masalah pelindapkejutan haba. Oleh itu, langkah pertama adalah dengan mengoptimumkan parameter implantasi ion karbon dan boron melalui simulasi Penghentian dan Julat Ion dalam Jirim (SRIM) dan Profil Percikan daripada Pemendapan Tenaga Univerisy Surrey (SUSPRE). Seterusnya, sampel Si diimplan dengan ion karbon dan boron mengikut parameter yang telah ditetapkan. Kesemua sampel yang diimplan akan disepuhlindapkan untuk mengaktifkan dopan di dalam struktur kekisi Si. Fotoluminasi (PL) spektrometer digunakan untuk menyiasat pancaran cahaya pada julat suhu 10 K sehingga suhu bilik, manakala Mikroskop Transmisi Elektron (TEM) digunakan untuk menganalisis kewujudan gegelung dislokasi dalam Si. Hasil analisis membuktikan implantasi ion karbon ke dalam struktur Si adalah kunci untuk menghasilkan pancaran cahaya yang tinggi dengan terbentuknya gegelung dislokasi dan ion boron membantu untuk menghasilkan pancaran pada suhu bilik. Kajian ini juga mengkaji sifat lasing dalam sampel Si apabila pancaran yang dirangsang pada kuasa laser pam pada julat 200 sehingga 900 mW menghasilkan keamatan puncak cahaya yang berbeza. Keamatan cahaya tertinggi pada panjang gelombang 1170 nm dapat dilihat pada sampel dengan implantasi karbon berganda dengan tenaga 30/10 keV manakala tenaga boron ialah 10 keV dengan lebar jalur, Lebar Penuh pada Separuh Maksimum (FWHM) 46 nm. Sampel ini juga menunjukkan sifat sebagai laser dari pencirian kuasa serta pembentukan gegelung dislokasi yang dibuktikan oleh TEM. Puncak keamatan untuk sampel ini juga masih ada pada suhu bilik, 300 K. Teknik penghasilan gegegelung dislokasi dengan kehadiran dopan boron dan karbon yang diperkenalkan dalam kajian ini akan menyumbang kepada pembangunan peranti pemancar cahaya berasaskan silikon yang akan melengkapkan kesemua komponen dalam fotonik silikon. Ini akan mendorong kepada industri dan teknologi berasaskan cahaya untuk pelbagai aplikasi terutamanya telekomunikasi, pengkomputeran pantas, automobil dan lain-lain. Description: Full-text

2024-07-16T00:00:00Z Kou Lijie (P118051) https://ptsldigital.ukm.my/jspui/handle/123456789/781703 2025-12-09T07:35:31Z 2025-07-20T00:00:00Z

Title: Doped graphene and mxene heterostructures incorporated in polyvinylidene fluoride matrix for piezoelectric energy harvester and neuromorphic memristor applications Authors: Kou Lijie (P118051) Abstract: The rapid advancement of artificial intelligence (AI) technologies has escalated the demand for sustainable, efficient energy harvesting and computing solutions. This study addresses critical challenges in energy consumption and computational power integration within AI systems by developing polymer-based piezoelectric nanogenerators (PENGs) and temperature-adaptive memristors using doped graphene and MXene-based 2D/2D heterostructures. PENGs were fabricated by incorporating nitrogen, sulfur, and phosphorus tri-doped graphene (NSPG) and Ti3C2Tx MXene heterostructures into a polyvinylidene fluoride (PVDF) matrix. While these devices effectively converted mechanical vibrations into electrical energy, their performance degraded at elevated temperatures. To overcome this, quasi-3D nano-heterogeneous configurations were optimized with a graphene-to-MXene ratio of 1:2, achieving a peak-to-peak (p-p) open-circuit voltage (Voe) of 9.1 V, an average short-circuit current (/se) of 1.51 mA, and a power density (Pd) of3.1 µW/cm2 at room temperature (RT). At 90 °C, the PENG exhibited Voe and lse of 24 V and 2.3 µA, respectively, with a Pd of 3.85 µW/cm2, demonstrating its suitability for high-temperature automotive applications. However, NSPG-ThC2Tx combinations lacked sufficient stability, limiting energy harvesting from low-intensity human motions at RT. Replacing ThC2Tx with ThCNTx MXene improved interfacial coupling, enhancing stability and output, with a p-p Voe of 14.6 V and Pd of 2.2 µW/cm2 at RT. Mechanistic analysis revealed strong interfacial interactions that enhanced PVDF's electroactive �-phase formation and synergistic mechanical resilience, boosting performance. Additionally, flexible, temperature-adaptive memristors were fabricated using NSPG-ThCNTx composites in Ag nanowire/nanocomposite/ITO configurations. These memristors mimicked biological synaptic functions, such as short- and long-term plasticity, spike-timing-dependent plasticity, and paired-pulse facilitation, with stable operation up to 50 °C. The stability was attributed to thermal synergy among NSPG, Ti3CNTx, and PVDF, supported by Ag ion migration and redox reactions forming conductive filaments. These advancements highlight the potential of these devices for neuromorphic computing and artificial neuron regulation in complex environments. Description: Full-text

2025-07-20T00:00:00Z Nur Indah (P97144) https://ptsldigital.ukm.my/jspui/handle/123456789/781701 2025-12-09T07:29:59Z 2025-08-23T00:00:00Z

Title: Pembangunan penuai tenaga getar menggunakan membrane pdms untuk penjana kuasa elektromagnetik Authors: Nur Indah (P97144) Abstract: Penjanaan kuasa pada masa depan boleh dimanfaatkan melalui penuaian tenaga terbuang sebagai sumber alternatif. Salah satu sumber tersebut ialah tenaga getaran, yang memanfaatkan tenaga terbuang daripada persekitaran seperti getaran mesin, bangunan, saluran paip, mahupun denyutan jantung manusia. Sistem penuaian tenaga ini berpotensi membekalkan kuasa kepada peranti elektronik berkuasa rendah seperti nod sensor dan peranti bioperubatan terimplan. Penjanaan tenaga elektrik berasaskan aruhan elektromagnet merupakan kaedah yang mendapat perhatian meluas dalam industri kerana kematangan teknologi, ketiadaan sentuhan mekanikal, serta keupayaan menjana tenaga elektrik berkuasa tinggi pada kos rendah. Namun, kajian terdahulu menunjukkan nilai keluaran hanya mencapai voltan rendah dalam julat beberapa ratus milivolt (mV) pada frekuensi 40–80 Hz. Kebanyakan penyelidikan juga tertumpu pada getaran frekuensi tinggi (sehingga 200 Hz), menjadikannya kurang sesuai untuk aplikasi bioperubatan. Selain itu, reka bentuk membran sedia ada hanya membenarkan pergerakan pada satu paksi (Z-aksi, iaitu menegak), menyebabkan aruhan magnet tidak optimum. Objektif kajian ini ialah mereka bentuk membran planar menggunakan polydimethylsiloxane (PDMS) berstruktur lengan rata bagi menangkap tenaga getaran dan mengaruh daya elektromagnet dalam gegelung. Peranti penuaian tenaga getaran yang dibangunkan terdiri daripada membran PDMS boleh gerak dilengkapi magnet kekal sebagai sumber medan magnet dan gegelung elektromagnet statik sebagai penjana arus serta voltan. Dengan saiz membran 40 mm × 40 mm yang direka menggunakan empat (4) lengan rata yang berfungsi untuk penghantaran getaran optimum dengan pergerakan tiga (3) paksi (X, Y, dan Z), serta susunan dua gegelung dan dua magnet yang diletakkan di atas dan bawah membran, peranti ini beroperasi secara optimum pada frekuensi 40 Hz dengan menjana voltan keluaran 0.989 V. Hasil kajian membuktikan bahawa prototaip penjana getaran elektromagnet mampu beroperasi pada frekuensi rendah dengan kecekapan tinggi. Penyelidikan ini menyumbang ke arah pembangunan sistem penuaian tenaga getaran untuk bekalan elektrik mampan, terutamanya di kawasan terpencil. Description: Full-text

2025-08-23T00:00:00Z Saraswathy Supramaniam (P110245) https://ptsldigital.ukm.my/jspui/handle/123456789/781698 2025-12-09T05:37:26Z 2025-06-26T00:00:00Z

Title: Pengesanan awal kakisan sambungan baji Cu dalam pempakejan semikonduktor Authors: Saraswathy Supramaniam (P110245) Abstract: Ujian dipercepat tegasan tinggi tidak terpincang (u-HAST) dan ujian rendaman kelembapan, ujian kelembapan tak terpincang biasa digunakan sebagai ujian tegasan persekitaran untuk menilai risiko kakisan dan kualiti integriti pakej sebagai sebahagian daripada keperluan AEC-Q101E. Ikatan wayar kuprum (Cu) lebih mudah terdedah kepada kakisan baji di bawah keadaan lembap berbanding dengan ikatan wayar emas (Au). Gejala kakisan ini biasanya berlaku selepas beberapa bulan penyimpanan (empat hingga enam bulan) dan kegagalan hanya dapat dikesan semasa proses pemasangan produk. Pengesanan kakisan awal dalam pakej semikonduktor merupakan satu matlamat penting bagi industri pembuatan semikonduktor kerana membolehkan ramalan aktiviti kakisan sebelum produk meninggalkan tempat pemasangan. Walau bagaimanapun, prosedur piawai sedia ada tidak dapat mengesan aktiviti awal kakisan. Objektif kajian ini bertujuan mengenal pasti ujian tegasan persekitaran yang sesuai untuk mereplikasi kaedah pengesanan awal kakisan sambungan baji Cu bagi sistem Cu-Ag pakej semikonduktor. Kajian ini melibatkan pendedahan sebanyak 400 sampel pakej semikonduktor kepada dua jenis ujian tegasan persekitaran tak terpincang, iaitu u-HAST dan ujian kelembapan rendaman. Ujian elektrik terhadap sampel dijalankan sebelum dan selepas sela masa ujian tegasan, iaitu selama 24, 96 dan 168 jam. Sampel yang menunjukkan tiada kegagalan selepas ujian elektrik akan menjalani dekapsulasi mekanik untuk analisis lanjut. Analisis titik dew dilakukan melalui data bebuli basah dan bebuli kering untuk mendapatkan nilai kandungan kelembapan setara. Mikrostruktur ikatan baji dan pinggir kawasan saduran Ag dicirikan menggunakan mikroskop optik dan mikroskop elektron imbasan (SEM). Kehadiran produk kakisan pada kawasan permukaan baji dan pinggir penyaduran Ag yang mengelilingi permukaan baji dicirikan dengan serakan tenaga sinar-X (EDX) dan spektroskopi fotoelektron sinar-X (XPS). Penemuan kajian ini menunjukkan bahawa ujian rendaman kelembapan memberikan petunjuk aktiviti kakisan yang lebih baik berbanding dengan u-HAST. Ujian kelembapan rendaman (55ºC/85%RH) menunjukkan pengesanan kakisan yang lebih tinggi pada pakej semikonduktor, SOT23 berbanding dengan u-HAST. Hasil keputusan kajian ini menggariskan kepentingan melaksanakan ujian rendaman kelembapan (55ºC/85%RH) sebagai keadaan persekitaran bagi kaedah pengesanan awal yang berkesan untuk kakisan ikatan baji dalam sistem Cu-Ag dalam industri semikonduktor. Analisis lanjut telah dijalankan untuk memahami hubungan antara kandungan kelembapan, ujian parameter ujian rendaman kelembapan dan perubahan warna ikatan baji Cu serta pinggir saduran Ag. Hasil keputusan menunjukkan nilai kandungan kelembapan keseimbangan sebanyak 15.8% telah menghasilkan perubahan warna pada ikatan baji. Analisis XPS menunjukkan kehadiran CuSO4 dan CuS telah mengesahkan bahawa perubahan warna mempunyai hubung kait dengan aktiviti kakisan awal ikatan baji Cu. Dapatan kajian ini menunjukkan bahawa ujian rendaman kelembapan, dengan mengambil kira nilai kandungan kelembapan keseimbangan, dapat digunakan sebagai kaedah untuk mengesan kakisan pada ikatan baji Cu dalam pakej semikonduktor. Description: Partial

2025-06-26T00:00:00Z