Apresentação TCO

1. Apresentação TCO Trabalho realizado por: Carmen Marques Catarina Silva Isabel Gouveia Marcos Sousa

2. TCO (transparent conducting oxide) Exemplos de TCOs: • ZnO dopado com Al • SnO2 • In2O3 dopado com F

3. Requesitos do ITO • Boa performance em termos de condutividade • Transparência • Transmitância • Boa estabilidade quimica/fisica • Boa reprodutibilidade • Boa morfologia superficial

4. Propriedades únicas dos TCOs • Bom contacto eléctrico • Transparência óptica no espectro do visível e boa condutividade ( > 10-3-1 cm-1 ), conseguidas por um óxido com grande hiato energético • Não estequiometria do oxigénio – baixa resistividade • Transparência final dos IV – definida pela frequência de absorção plasma, densidade de portadores

5. Outros tipos de TCOs para aplicações especifícas - Facilidade de deposição - Custo - Reflectância infravermelha favorecida em detrimento de características como óptima transmissão óptica e mínima resistência folha Janelas de maior eficiência em termos de perdas calóricas Reflectem na gama do infravermelho Produzidas por deposição directa de SnO2 através da técnica de SPRAY PIROLISE (baseado em cloreto de estanho SnCl4 )

6. Processamento do condutor em Optoelectrónica: • Maximizar a transmitância na gama do visível • Mínima resistividade eléctrica Num meio fabril a deposição de ITO é geralmente efectuada por pulverização catódica Variáveis ajustáveis neste processo – Sputtering • Pressão parcial de oxigénio • Pressão total do gás • Pressão parcial residual de vapor de água • Temperatura do substrato e alvo • Potência do pulverizador • Composição e configuração do alvo

7. As propriedades de transporte do ITO são altamente dependentes das condições do processo de deposição e pós-deposiçãopor pulverização catódica (ou CVD) • Condições oxidantes ou redutoras • Baixas temperaturas do substrato • Baixas pressões parciais de oxigénio Obtencão de material amorfo

8. exemplo: tratamento de aniquilação do ITO amorfo depositado por feixe de electrões origina um decréscimo da resistividade • Quando o material é amorfo à medida que a temperatura diminui a resistividade do material aumenta (NTC) • Após aniquilação o material comporta-se como semicondutor degenerado, a resistência apresenta um coeficiente positivo com a temperatura (PTC)

9. Produção de ITO para filmes finos em larga escala • Displays de cristal líquido TN-LCD e STN-LCD – vidro revestido por pulverização dc-magnetron em linha, com cátodos cerâmicos de ITO • Displays de matriz activa com dispositivos TFT - mais exigentes em termos de materiais empregues e revestimento efectuado

10. Substrato polimérico – revestimento rolo/rolo Exemplo: PET • Elevada qualidade óptica • Espessura entre 75 m e 175 m • Resistência folha entre 60 V/h e 400 V/h • 80% transmititância a um comprimento de onda de 550 nm. • Os níveis de resistividade do ITO depositado em PET é cerca de 5 vezes superior á resistividade do ITO em substratos de vidro.

11. Deposição por sputtering • Elevadas taxas de deposição • Pobre utilização do alvo (20-30%) • Alvos usados são recuperados/reciclados de forma a aproveitar Índio Cátodos Rotativos (12 pés de comprimento) • Processo mais rentável e duradoiro • Não aplicável a todos os TCOs

12. Requesitos dos TCOs • Condutividade na ordem de 1.1X10-4 cm • Transmitância superior a 85% (incidido com uma radiação entre 400 e 1100 nm e ponderado pelo espectro solar) • Espessura do filme tem de ser < 150nm • Resistência folha >15/ para aplicações tipo FDP e 100 / para aplicações tipo ecrãs tácteis.

13. Morfologia da superfície e Etching • Suave • A padronização litográfica do ITO é um processo dependente e pode ser usado vantajosamente Custo Elevado custos dos alvos de sputtering

14. Compatibilidade do substrato ITO • Depositado à temperatura ambiente • Excelente adesão à maioria dos substratos exemplo: A deposição de ITO, num substrato de Si , para o uso em células solares, poderá originar uma camada interfacial de SiO2.

15. FDP (Flat panel diplays) • Painéis de instrumentação dos aviões e automóveis • Produtos electrónicos de consumo • Intercomunicadores com imagem • Televisores • Jogos de Vídeo • Instrumentos de monitorização específica para serviços médicos e militares

16. Produção em massa de monitores de alta qualidade requerem deposições de ITO em grandes superfícies (até cerca de 1 m2) • Elevadas taxas de transparência (>90%)no regime do espectro visível • Baixa resisitividade (1-3 x 10-4 cm) • Baixo número de partículas • Boa uniformidade (5%).

17. Obtenção de filmes de ITO de baixa resistividade – Sputtering Deposição: • Em substratos a quente (300 - 400ºC) • a frio, sofrendo de seguida um tratamento de aniquilamento a 200ºC numa atmosfera de oxigénio controlada

18. Blindagem electromagnética Requisitos do material: • Elevada transmitância • Resistência folha (2000 /) Filmes multi-camadas • Sputtering • Laminagem polimérica • Revestimentos por rotação a altas velocidades (spin-coating) de uma suspensãode pós de ITO à base de água.

19. Vidro funcional Aplicações passivas dos TCOs • Janelas de habitação – O TCO funciona como filtro que reflete a radiação na região do infravermelho - Climas quentes - Climas frios • Janelas de vidro com funcionamento activo, (janelas EC) - descloração induzida eléctricamente • Indústria automóvel e aéreo-espacial – filmes finos resistivos com elementos de aquecimento para desembaciar e descongelar