Оксид индия-олова ( или сокращённо ITO) — полупроводниковый материал, прозрачен для видимого света благодаря большой ширине запрещённой зоны (около 4 eV), но способен отражать ИК излучение. Твёрдый раствор оксидов индия (III) и олова (IV) типично содержит 90 % первого и 10 % второго.
Свойства Является полупроводником n-типа с проводимостью, сравнимой с металлической, где ионы олова служат донорами электронов. В тонких слоях порядка 200 нм, нанесенный на стекло при температуре около 400 °С демонстрирует высокую прозрачность и имеет поверхностное сопротивление около 6 Ом/□.
Области применения Оксид индия-олова (ITO) — оптоэлектронный материал, широко применяемый как в научных исследованиях, так и в промышленности. ITO используется во многих областях, включая плоские дисплеи, «умные» окна, полимерную электронику, тонкоплёночные фотоэлектрические элементы, стеклянные двери морозильных камер супермаркетов и архитектурное остекление. Кроме того, тонкие плёнки ITO на стеклянных подложках могут применяться в оконных стёклах для повышения энергоэффективности. Зелёные ленты ITO используются для производства электролюминесцентных, функциональных и полностью гибких ламп. Тонкие плёнки ITO также применяются главным образом в качестве антиотражающих покрытий, а также в жидкокристаллических дисплеях (LCD) и электролюминесцентных устройствах, где они служат прозрачными проводящими электродами. ITO часто используется для создания прозрачных проводящих покрытий в дисплеях, таких как жидкокристаллические, OLED- и плазменные дисплеи, сенсорные панели и устройства на электронных чернилах. Тонкие плёнки ITO также применяются в органических светодиодах, солнечных элементах, антистатических покрытиях и экранировании электромагнитных помех. В органических светодиодах ITO используется в качестве анода (слоя инжекции дырок). Плёнки ITO, нанесённые на лобовые стёкла, применяются для обогрева и предотвращения обледенения авиационных стёкол. Нагрев осуществляется за счёт подачи напряжения на плёнку. ITO также используется для отражения или поглощения электромагнитного излучения. Фонарь кабины истребителя F-22 Raptor имеет покрытие из ITO, которое поглощает радиолокационные волны и отражает инфракрасное излучение, повышая малозаметность самолёта и придавая остеклению характерный золотистый оттенок. ITO применяется и в различных оптических покрытиях, в частности в инфракрасно-отражающих покрытиях (так называемых «тепловых зеркалах») для автомобильной промышленности и стекол натриевых ламп. К другим областям применения относятся газовые сенсоры, антиотражающие покрытия, электросмачивание на диэлектриках и брэгговские отражатели для лазеров VCSEL. ITO также используется в качестве инфракрасного отражателя в энергосберегающих оконных стёклах (low-e). Кроме того, ITO применялся в качестве сенсорного покрытия в более поздних моделях камер Kodak DCS, начиная с Kodak DCS 520, для повышения чувствительности синего канала. Тонкоплёночные тензодатчики на основе ITO могут работать при температурах до 1400 °C и использоваться в экстремальных условиях, например в газовых турбинах, реактивных и ракетных двигателях. ITO используется в качестве прозрачного проводящего слоя в солнечных элементах, включая тонкоплёночные, перовскитные и тандемные элементы. Его прозрачность позволяет солнечному свету достигать активных слоёв, а высокая проводимость обеспечивает эффективный сбор заряда, повышая общую эффективность устройств.
Методы нанесения Оксид индия-олова наносят различными методами, в зависимости от нужной прозрачности и материала подложки. При нанесении на стекло используется метод напыления в высоком вакууме, но при этом подложка, на которую наносят прозрачные электроды, может нагреваться до 400 °С. Это неприемлемо для большинства термопластичных материалов. Также, сообщается о получении газовых сенсоров на основе ITO для детектирования газа CO с помощью плоттерной печати.
Одним из наиболее распространенных методов получения тонких пленок ITO является магнетронное распыление. Свойства получаемых пленок в значительной степени зависят от технологических параметров процесса распыления, таких как давление в камере, мощность разряда и температура подложки. Также для получения ITO могут применяться методы электронно-лучевого и термического испарения, обладающие своими преимуществами и недостатками. Золь-гелевая технология представляет собой альтернативный подход к получению пленок ITO, характеризующийся относительно низкой стоимостью, однако требующий последующей термообработки для улучшения электропроводящих свойств. Для получения пленок ITO с высокой степенью контроля толщины и состава могут быть использованы методы химического осаждения из газовой фазы (CVD) и атомно-слоевого осаждения (ALD), однако данные методы требуют применения более сложного и дорогостоящего оборудования. .
Конкурирующие материалы Главным недостатком оксида индия-олова является его дороговизна (в связи с высоким спросом, цена индия превышала 750 долларов за килограмм), поэтому предлагались другие материалы для прозрачных электродов: Оксид цинка, легированный индием (ZnO-In2O3) Оксид алюминия-цинка (AZO) Оксид олова, легированный фтором (FTO) Оксид олова, легированный сурьмой Графен Jonathan K. Wasseia et. al. Graphene, a promising transparent conductor Materials Today 13, 52 (2010) Проводящие полимеры (в т.ч. PEDOT) Оксид индия, легированный фтором (IFO) Оксид индия, легированный цинком (IZO) Ванадат стронция Ванадат кальция
Ссылки
Категория:Оксиды Категория:Соединения индия Категория:Соединения олова Категория:Оксиды индия Категория:Полупроводники