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

nahezu 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]
Soweit möglich und gebräuchlich, werden SI-Einheiten verwendet. Wenn nicht anders vermerkt, gelten die angegebenen Daten bei Standardbedingungen.
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REM-Aufnahme 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 | Quelltext bearbeiten]

Zinn(IV)-oxid erzeugt als Dotiermittel die für eine gute elektrische Leitfähigkeit notwendigen Störstellen im Kristallgefüge des Indiumoxids. Typisch ist das Abscheiden auf Glas bei Substrattemperaturen von ca. 400 °C.

Dünne Schichten von 100 nm haben einen Flächenwiderstand von typisch 15 Ω, hergestellt werden Schichtdicken von z.B. 15…300 nm [4]. Ein mit 100 nm ITO beschichtetes Floatglas (1,1 mm) hat im sichtbaren Wellenlängenbereich (400…700 nm) eine Transmission von ca. 84…89 % [5].

Anwendung[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

Der Stoff wird für die Herstellung transparenter Elektroden in Flüssigkristallbildschirmen, organischen Leuchtdioden und Touchscreens sowie für Leiterbahnen auf CCD-Sensoren eingesetzt.

Eine wichtige Anwendung sind Deckelektroden für Dünnschicht-Solarzellen und Fotodioden.

Da ITO Infrarotstrahlung stark reflektiert, wird es vereinzelt als Wärmeschutz auf Fensterglasscheiben aufgebracht.

Mit ITO werden beheizbare Fenster und Objektträger und unsichtbare Antennen auf Glas hergestellt. ITO-beschichtete Scheiben können Funkwellen abschirmen.[4]

Verschiedenste Oberflächen, beispielsweise Kunststofffolien, können mit ITO beschichtet werden, damit sie sich nicht elektrostatisch aufladen und dennoch transparent bleiben.

Beschichtungsverfahren[Bearbeiten | Quelltext 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 | Quelltext 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[6]

Einzelnachweise[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

  1. a b 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, Technischen Universität Chemnitz, 26. September 2005.
  3. a b Datenblatt Indium tin oxide bei Sigma-Aldrich, abgerufen am 5. April 2011 (PDF).
  4. a b https://www.pgo-online.com/de/katalog/ito.html
  5. https://www.pgo-online.com/de/katalog/kurven/pdfkurven/D/CEC020S40070011.pdf PDF spektraler Transmissiongrad
  6. Die Zeit: Biegsame Computer. 6. September 2011, abgerufen am 7. September 2011.