Ossido di indio-stagno (ITO): proprietà, usi

L’ossido di indio-stagno o ossido di indio drogato con stagno è una miscela di ossido di indio (III) e ossido di stagno (IV). È  spesso indicato con l’acronimo ITO (Indium Tin Oxide) in cui è generalmente presente il 90% di In2O3 e il 10% di SnO2.

L’ossido di indio-stagno è un materiale ceramico grigio-nero dotato di eccellente conduttività elettrica e trasparenza. Per queste proprietà per i bassi costi di fabbricazione è comunemente usato per elettrodi trasparenti in diversi tipi di display, per sorgenti luminose ad incandescenza. È inoltre usato come antistatico, nei rivestimenti antiriflesso e paste conduttive

Struttura

L’ossido di indio-stagno ha una struttura cubica a corpo centrata sul corpo contenente 80 atomi per cella unitaria e il suo intervallo di banda è compreso tra 3,5 e 4,3  eV.

struttura ITO
struttura ITO

Proprietà dell’ossido di indio-stagno

Le sue proprietà variano in funzione della percentuale di ossido di stagno che se è molto elevata lo rende un semiconduttore degenere ovvero con proprietà elettriche simili a quelle di un metallo

È dotato di ottima trasparenza ottica, proprietà che permette alla luce di passare attraverso un materiale maggiore del 90% a 550 nm.

La conducibilità elettrica, grandezza che misura la propensione di un materiale a farsi attraversare da corrente è elevata e pari a circa 104 S/cm

La sua resistività elettrica, grandezza che misura l’attitudine di un materiale ad opporre resistenza al passaggio delle cariche elettriche, è bassa e dell’ordine di 10-4 Ω· cm.

Ha inoltre una elevata durabilità e lavorabilità.

È un materiale optoelettronico ovvero un materiale in grado di trasformare i segnali elettrici in segnali ottici e viceversa

Preparazione dell’ossido di indio-stagno

L’ossido di indio-stagno esiste in diverse modificazioni a seconda del processo di fabbricazione.

Uno dei metodi di preparazione è la sintesi idrotermale.

Per realizzare l’ossido di indio-stagno i due metalli uniti a una soluzione di  acido cloridrico, una di idrossido di sodio sotto forma di sol è posta in un’autoclave idrotermale per 12 ore a 240 °C. Successivamente si procede all’essiccazione sotto vuoto per 12 ore a 80 ° C. Infine il prodotto è sinterizzato in presenza di aria per 2 ore a 500 °C

Un altro metodo è quello della crescita controllata. In questo metodo si utilizzano i cloruri dei due metalli solubilizzati in etanolo che sono uniti a una soluzione di ammoniaca al 25%, β-alanina e tensioattivo. Dopo 24 ore a 80°C si procede a una essiccazione a 60°C e poi tenuto a 250°C.

Usi

Si utilizza prevalentemente sotto forma di film utilizzando substrati quali vetro e PET. I film di ossido di indio-stagno sono depositati sulle superfici tramite deposizione fisica da vapore o sputtering. Lo sputtering o polverizzazione catodica, è un processo per il quale si ha emissione di atomi, ioni o frammenti molecolari da un materiale solido detto bersaglio bombardato con un fascio di particelle energetiche.

I film sottili ossido di indio-stagno sono utilizzati quali rivestimenti antiriflesso e per display a cristalli liquidi ed elettroluminescenza, come elettrodi conduttivi e trasparenti. È usato per proteggere i sensori di immagine delle fotocamere digitali o i display basati sulla tecnologia LED

Trava applicazioni nella schermatura elettromagnetica, filtri di interferenza elettromagnetica e filtri di interferenza di radiofrequenza e come resistore a film sottile nei circuiti integrati.

I substrati di vetro rivestiti con l’ossido di indio-stagno sono ampiamente utilizzati per celle solari a eterogiunzione di silicio (SHJ), e agisce non solo come strato di trasporto del vettore nelle direzioni verticale e laterale, ma anche come strato antiriflesso.

Oltre alla tecnologia touchscreen, l’ITO è utilizzato per display a schermo piatto e al plasma, fotovoltaico a film sottile, vetrini per microscopio e vetrini copri oggetto, pannelli solari e parabrezza per aeromobili.

Un altro uso notevole è nel settore aerospaziale in cui i film di ITO sono usati per sbrinare il parabrezza di un aereo. Ciò si ottiene applicando una tensione che genera calore è condotto dal rivestimento di ossido di indio-stagno

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