Оксид индия-олова

Оксид индия-олова (англ. Indium tin oxide 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.

Оксид индия-​олова
Общие
Традиционные названия	смешанный оксид индия-олова; ITO
Хим. формула	(In2O3)0,9 - (SnO2)0,1
Физические свойства
Состояние	бесцветное твёрдое вещество, в массе - желтоватое
Молярная масса	264,94 г/моль
Плотность	7,12 г/см3 (25 °C) [1]
Химические свойства
Растворимость
• в воде	нерастворим
Классификация
Рег. номер CAS	50926-11-9
PubChem	16217324
Рег. номер EINECS	610-589-1
SMILES	[In].[In].[O].[O].[O].[O].[O].[Sn]
InChI	InChI=1S/2In.5O.Sn LNNWKAUHKIHCKO-UHFFFAOYSA-N
Приведены данные для стандартных условий (25 °C, 100 кПа), если не указано иное.

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

Благодаря сочетанию высокой прозрачности и проводимости, материал используется в производстве прозрачных электродов жидкокристаллических экранов, органических светодиодов (по-английски OLED — Organic Light Emitting Diode) и сенсорных экранов (Touchscreen). Находит также применение в тонкослойных фотопреобразователях и для создания прозрачных электродов в полупроводниковых фотоприёмниках. Инфракрасные лучи ITO отражает подобно металлическому зеркалу, что даёт возможность использовать его в теплозащите. Может использоваться для создания проводящих покрытий на других материалах, что защищает от электростатических зарядов.

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^[2].

Одним из наиболее распространенных методов получения тонких пленок ITO является магнетронное распыление^[3]. 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^[4]. 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. ^[5].

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)^[6]
• Оксид алюминия-цинка (AZO)
• Оксид олова, легированный фтором (FTO)
• Оксид олова, легированный сурьмой
• Графен ^[7]
• Проводящие полимеры (в т.ч. PEDOT)
• Оксид индия, легированный фтором (IFO)
• Оксид индия, легированный цинком (IZO)
• Ванадат стронция ^[8]
• Ванадат кальция ^[8]