Eigenschaften und Anwendungen

Indiumzinnoxid (engl. Indium tin oxide, kurz ITO) stellt eine Mischung aus Indiumoxid (In₂O₃) und Zinnoxid (SnO₂) mit der Summenformel In₂-xSn_xO₃ dar. Der Zinnanteil kann bis 20 % betragen. Es ist halbleitend mit einer hohen elektrischen Leitfähigkeit. Dünne Schichten von ca. 200 nm sind im Bereich des sichtbaren Lichts zudem transparent, während infrarotes Licht reflektiert wird. Indiumzinnoxid weist eine Dichte um 7 g/cm³ und eine weiße bis gelbliche Farbe auf. Je nach Zusammensetzung kann es auch andere Farben (blau, grün, gelb etc. annehmen). ITO ist nahezu unlöslich in Wasser. Mikroskalige Stäube können die Atemorgane reizen, weshalb die zulässigen Arbeitsplatzkonzentrationen unter dem normalen Staubgrenzwert liegen.

Indiumzinnoxid ist eines der wichtigsten transparenten, elektrisch leitfähigen Materialien. In der optoelektronischen Industrie findet es vor allem in Form von Beschichtungen bei der Verdrahtung von Halbleitersensoren sowie für die Herstellung verschiedenster elektro-optischer Bauteile und Geräte wie Flüssigkristallbildschirme, organische Leuchtdioden (OLEDs) und Touchscreens Anwendung. Weiterhin wird es als lichtdurchlässiges Heizglas in Enteisungsvorrichtungen, beheizbaren Objektträgern oder Heiztischen eingesetzt. Es kommt in unsichtbaren Antennen und in Dünnschicht-Solarzellen vor. Bildsensoren hochwertiger Digitalkameras werden mit Indiumzinnoxid-Schichten geschützt. Da ITO die Infrarotstrahlung stark reflektiert, wird es auch als Wärmeschutz auf Fensterglas aufgebracht. Wegen seiner Transparenz und elektrischen Leitfähigkeit werden nichtleitende Materialien wie Kunststoffe mit ITO beschichtet, um eine elektrostatische Aufladung zu verhindern.

In Form feiner bis nanoskaliger Partikel (Pulver) verschiedener Zusammensetzung wird Indiumzinnoxid durchsichtigen Lacken, Klebern sowie Kunststofffolien und Fasern zugesetzt. Damit werden die Leitfähigkeit und das IR-Reflexionsvermögen der Werkstoffe erhöht. Auch Pulverbeschichtungen sind von Bedeutung. Über Drucktechniken lassen sich durchsichtige Leiterbahnen erzeugen.

Aufgrund seiner begrenzten Verfügbarkeit und des hohen Indiumpreises wird weltweit intensiv an einer Ablösung von Indiumzinnoxid durch andere durchsichtige und leitfähige Materialien gearbeitet.

ITO ist als nanometergroßes Pulver nicht selbstentzündlich. Auch als fein verteilte Mischung mit Luft (Staub) unter Einwirkung einer Zündquelle ist ITO nicht entzündlich, also besteht keine Möglichkeit einer Staubexplosion.

Vorkommen und Herstellung

Indiumzinnoxid ist ein technisches Produkt. Es kann durch verschiedene Beschichtungsverfahren auf die Substrate, vor allem Glas und Kunststofffolien, aufgebracht werden. Das am häufigsten verwendete Verfahren ist die Kathodenzerstäubung (engl. Sputtern), das im Hochvakuum durchgeführt wird, was die zu beschichtende Fläche einschränkt. Das Verfahren sichert aber eine hohe Homogenität der Schichten. Durch reaktives thermisches Verdampfen an Luft bei Temperaturen oberhalb von 300 °C oder mit Hilfe des Sol-Gel-Verfahrens können auch größere Flächen beschichtet werden.

Feinkörnige bis nanokristalline Pulver werden vorzugsweise über Kofällung aus einer wässrigen Lösung erzeugt, bei dem lösliche Indium- bzw. Zinn-Komponenten durch pH-Wert-Erhöhung ausgefällt werden. Zur Erzielung der gewünschten Eigenschaften erfolgt eine thermische Nachbehandlung bei Temperaturen oberhalb von 300 °C.

Weiterführende Informationen

• Kaune, Gunar (2005). Röntgenografische Charakterisierung von Indium-Zinn-Oxid-Dünnschichten, Diplomarbeit, Fakultät für Naturwissenschaften, TU Chemnitz, 2005.
• Patente zu Anwendung und Herstellung von ITO-Pulvern: DE69818404T2 vom 01.07.2004; Degussa DE102004041747A1 vom 02.03.2006; Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. DE10261541A1 vom 01.07.2004