Indiumzinnoxid

Kristallstruktur
Kristallstruktur von Indium(III)-oxid
Vorlage:Farbe In3+/Sn4+ 0 Vorlage:Farbe O2−
Allgemeines
Name	Indiumzinnoxid
Andere Namen	ITO
Verhältnisformel	(In2O3)0.9 · (SnO2)0.1
Kurzbeschreibung	weißer bis gelblicher Feststoff<ref name="alfa" />
Externe Identifikatoren/Datenbanken
CAS-Nummer Vorlage:CASRN EG-Nummer (Listennummer) 610-589-1 ECHA-InfoCard 100.106.463 PubChem DrugBank Wikidata [[:d:|]]
Eigenschaften
Molare Masse	264,94 g·mol−1
Aggregatzustand	fest
Dichte	7,12 g·cm−3 (25 °C)<ref>Gunar Kaune: Röntgenografische Charakterisierung von Indium-Zinn-Oxid-Dünnschichten. (Memento vom 14. Februar 2006 im Internet Archive) (PDF; 4,4 MB) Diplomarbeit, Technischen Universität Chemnitz, 26. September 2005.</ref>
Löslichkeit	nahezu unlöslich in Wasser<ref name="alfa">Datenblatt Vorlage:Linktext-Check bei Alfa AesarVorlage:Abrufdatum (Seite nicht mehr abrufbar).</ref>
Sicherheitshinweise
GHS-Gefahrstoffkennzeichnung<ref name="Sigma">Datenblatt Vorlage:Linktext-Check bei Sigma-AldrichVorlage:Abrufdatum (PDF).</ref> Gefahrensymbol Achtung H- und P-Sätze H: 315​‐​319​‐​335 P: 261​‐​305+351+338<ref name="Sigma" />
Wenn nicht anders vermerkt, gelten die angegebenen Daten bei Standardbedingungen (0 °C, 1000 hPa).

Datei:ITO grains on glass.tif

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

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. Die Kristallstruktur des Indium(III)-oxids wird beim Dotieren mit Zinn (In₂O₃:Sn) beibehalten.<ref>V. Senthilkumar, P. Vickraman, M. Jayachandran, C. Sanjeeviraja: Structural and optical properties of indium tin oxide (ITO) thin films with different compositions prepared by electron beam evaporation. In: Vacuum, 84, 2010, S. 864–869, doi:10.1016/j.vacuum.2009.11.017.</ref>

Dünne Schichten von 100 nm haben einen Flächenwiderstand von typisch 15 Ω, hergestellt werden Schichtdicken von z. B. 15…300 nm<ref name="PGO">ITO-Beschichtungen auf Glas | Leitfähig und transparent. Abgerufen am 31. März 2023. </ref>. Ein mit 100 nm ITO beschichtetes Floatglas (1,1 mm) hat im sichtbaren Wellenlängenbereich (400…700 nm) eine Transmission von ca. 84…89 %<ref>Spektraler Transmissiongrad (PDF)</ref>.

Anwendung

Der Stoff wird für die Herstellung transparenter Elektroden in Flüssigkristallbildschirmen, organischen Leuchtdioden, Touchscreens, Dünnschicht-Solarzellen, Fotodioden sowie elektrochromen Anwendungen eingesetzt.

Mit ITO werden auch unsichtbare bzw. transparente Leiterbahnen auf Glas hergestellt, etwa für beheizbare Fenster und Objektträger, unsichtbare Antennen oder Leiterbahnen auf CCD-Sensoren.

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

ITO-beschichtete Scheiben können Funkwellen abschirmen.<ref name="PGO" />

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

Beschichtungsverfahren

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

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. , FTO)
• ZnO:Al, mit Aluminium dotiertes Zinkoxid (engl. , AZO)
• SnO₂:Sb, mit Antimon dotiertes Zinn(IV)-oxid (engl. , ATO)
• Graphen<ref>Biegsame Computer. In: Die Zeit. 6. September 2011, abgerufen am 7. September 2011. </ref>

Einzelnachweise

<references />