Indium-Zinn-Oxid

Strukturformel
Keine Strukturformel vorhanden
Allgemeines
Name	Indiumzinnoxid
Andere Namen	ITO
Summenformel	(In2O3)0.9 · (SnO2)0.1
CAS-Nummer	50926-11-9
Kurzbeschreibung	weißes Pulver, abhängig von der Zinn-Konzentration schwach gelb
Eigenschaften
Molare Masse	264,94 g/mol
Aggregatzustand	fest
Dichte	1,2 g/cm3 (25 °C)[1]
Löslichkeit	unlöslich in Wasser[2]
Sicherheitshinweise
Gefahrstoffkennzeichnung [2] 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.

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

Eigenschaften

Das 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 auf und haben einen Flächenwiderstand von ca. $6\ \Omega$.

Anwendungsbereiche

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 auch als Wärmeschutz auf Fensterglasscheiben aufgebracht. Ebenso können verschiedenste Oberflächen, beispielsweise Kunststofffolien, mit ITO beschichtet werden, damit sich diese nicht elektrostatisch aufladen. Dies ist im Bereich der Verpackung und Lagerung hochempfindlicher elektronischer Bauteile wichtig.

Angewendete Beschichtungsverfahren

ITO wird üblicherweise unter Hochvakuum auf die entsprechenden Substrate aufgebracht – aufgrund der nutzbaren transparenz von ITO fast immer auf Gläsern. Die Kathodenzerstäubung ist dabei das meist verwendete verfahren, es kann aber auch durch thermisches Verdampfen aufgetragen werden, wobei allerdings die bedampften 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 anschließender 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 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 hierbei allerdings die für viele Anwendungen (LCD und OLED) zu geringe Schichthomogenität.

Alternative Materialien in der Halbleiterindustrie

Durch den hohen Preis für Indium, der sich in den letzten Jahren vervielfacht hat, sind Schichten aus ITO relativ teuer. Die nur begrenzt verfügbaren Mengen an Indium beschränken mittelfristig beispielsweise die Massenanwendung in Dünnschicht-Solarzellen. Es wird daher intensiv an alternativen transparent-leitfähigen Beschichtungen gearbeitet. Aussichtsreiche Kandidaten sind dabei u. a.:

• SnO₂:F, mit Fluor dotiertes Zinn(IV)-oxid (FTO = Fluor Tin Oxide)
• ZnO:Al, mit Aluminium dotiertes Zinkoxid, (AZO = Aluminium Zinc Oxide)
• SnO₂:Sb, mit Antimon dotiertes Zinn(IV)-oxid (ATO = Antimony Tin Oxide)

Einzelnachweise

1. ↑ Indiumzinnoxid bei sigma-aldrich
2. ↑ ^{a b} Sicherheitsdatenblatt (alfa-aesar)