Indiumzinnoxid

Kristallstruktur
Keine Kristallstruktur 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] Achtung H- und P-Sätze H: 315-319-335 P: 261-​305+351+338 [3] EU-Gefahrstoffkennzeichnung [4][1] 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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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. 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

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

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. 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