Indiumzinnoxid

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Kristallstruktur
Keine Zeichnung vorhanden
Allgemeines
Name Indiumzinnoxid
Andere Namen

ITO

Verhältnisformel (In2O3)0.9 · (SnO2)0.1
CAS-Nummer 50926-11-9
Kurzbeschreibung

weißer bis gelblicher Feststoff[1]

Eigenschaften
Molare Masse 264,94 g·mol−1
Aggregatzustand

fest

Dichte

7,12 g·cm−3 (25 °C)[2]

Löslichkeit

unlöslich in Wasser[1]

Sicherheitshinweise
GHS-Gefahrstoffkennzeichnung [3]
07 – Achtung

Achtung

H- und P-Sätze H: 315​‐​319​‐​335
P: 261​‐​305+351+338 [3]
EU-Gefahrstoffkennzeichnung [4][1]
Reizend
Reizend
(Xi)
R- und S-Sätze R: 37
S: 60
Soweit möglich und gebräuchlich, werden SI-Einheiten verwendet. Wenn nicht anders vermerkt, gelten die angegebenen Daten bei Standardbedingungen.

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Nahaufnahme einer Beschichtung von Indiumzinnoxid auf einer Glasplatte

Indiumzinnoxid (englisch indium tin oxide, ITO) ist ein halbleitender, im sichtbaren Licht weitgehend transparenter Stoff. Es ist ein Mischoxid, üblicherweise aus 90 % Indium(III)-oxid (In2O3) und 10 % Zinn(IV)-oxid (SnO2).

Eigenschaften[Bearbeiten]

Zinn(IV)-oxid erzeugt als Dotiermittel die für eine gute elektrische Leitfähigkeit notwendigen Störstellen im Kristallgefüge des Indiumoxids. Dünne Schichten von typischerweise ca. 200 nm, abgeschieden auf Glas bei Temperaturen von ca. 400 °C, weisen eine hohe Transparenz bei einem Flächenwiderstand von ca. 6 Ω auf.

Anwendungsbereiche[Bearbeiten]

Der Stoff wird für die Herstellung transparenter Elektroden in Flüssigkristallbildschirmen, organischen Leuchtdioden und Touchscreens eingesetzt. Weiterhin findet es Verwendung in Dünnschicht-Solarzellen wie auch in der Verdrahtung von Halbleitersensoren. Da ITO Infrarotstrahlung stark reflektiert, wird es vereinzelt als Wärmeschutz auf Fensterglasscheiben aufgebracht. Ebenso können verschiedenste Oberflächen, beispielsweise Kunststofffolien, mit ITO beschichtet werden, damit sie sich nicht elektrostatisch aufladen. Dies ist bei der Verpackung und Lagerung hochempfindlicher elektronischer Bauteile wichtig. Auch Bildsensoren hochwertiger Digitalkameras werden mit Schutzschichten aus Indiumzinnoxid versehen.

Beschichtungsverfahren[Bearbeiten]

ITO wird üblicherweise unter Hochvakuum auf Substrate aufgebracht. Als Substrate kommen Gläser und Kunststofffolien zum Einsatz. Kathodenzerstäubung ist dabei das meist verwendete Verfahren, es kann aber auch durch thermisches Verdampfen aufgetragen werden, wobei bedampfte Bauteile auf bis zu 360 °C erwärmt werden müssen, was vor allem bei Kunststoffen die Anwendbarkeit einschränkt. Möglich ist auch das Aufdampfen bei Raumtemperatur und anschließende Auslagerung in Sauerstoff bei 360 °C und Atmosphärendruck. Die Schichten sehen nach dem Aufdampfen metallisch aus und sind undurchsichtig. Erst die Oxidation gibt ihnen die gewünschten Eigenschaften der Transparenz und Leitfähigkeit.

Eine weitere Möglichkeit ist das Sol-Gel-Verfahren, das auf dünnen, aber großflächigen Schichten eingesetzt werden kann. Dabei können die Substrate getaucht, besprüht, bedruckt oder durch Aufschleudern beschichtet werden. Nachteilig ist hier die für viele Anwendungen (LCD und OLED) zu geringe Schichthomogenität.

Alternative Materialien in der Halbleiterindustrie[Bearbeiten]

Durch den hohen Preis von Indium, der sich in den letzten Jahren vervielfacht hat, ist ITO relativ teuer. Die nur begrenzt verfügbaren Mengen an Indium beschränken mittelfristig beispielsweise die Massenanwendung in Dünnschichtsolarzellen. Es wird daher intensiv an alternativen transparenten, leitfähigen Beschichtungen gearbeitet. Aussichtsreiche Kandidaten sind u. a.:

  • SnO2:F, mit Fluor dotiertes Zinn(IV)-oxid (engl. Fluorine Tin Oxide, FTO)
  • ZnO:Al, mit Aluminium dotiertes Zinkoxid (engl. Aluminum Zinc Oxide, AZO)
  • SnO2:Sb, mit Antimon dotiertes Zinn(IV)-oxid (engl. Antimony Tin Oxide, ATO)
  • Graphen[5]

Einzelnachweise[Bearbeiten]

  1. a b c Datenblatt Indiumzinnoxid bei AlfaAesar, abgerufen am 9. Februar 2010 (JavaScript erforderlich).
  2. Gunar Kaune: Röntgenografische Charakterisierung von Indium-Zinn-Oxid-Dünnschichten. (PDF; 4,4 MB) Diplomarbeit an der Technischen Universität Chemnitz, 26. September 2005.
  3. a b Datenblatt Indium tin oxide bei Sigma-Aldrich, abgerufen am 5. April 2011 (PDF).
  4. Seit 1. Dezember 2012 ist für Stoffe ausschließlich die GHS-Gefahrstoffkennzeichnung zulässig. Bis zum 1. Juni 2015 dürfen noch die R-Sätze dieses Stoffes für die Einstufung von Gemischen herangezogen werden, anschließend ist die EU-Gefahrstoffkennzeichnung von rein historischem Interesse.
  5. Vorlage:Internetquelle/Wartung/Zugriffsdatum nicht im ISO-FormatVorlage:Internetquelle/Wartung/Datum nicht im ISO-FormatDie Zeit: Biegsame Computer. 6. September 2011, abgerufen am 7. September 2011.