Apresentação TCOApresentação TCO

Trabalho realizado por:

Carmen Marques

Catarina Silva

Isabel Gouveia

Marcos Sousa

TCO (TCO (transparent conducting oxide)transparent conducting oxide)

Exemplos de TCOs: ZnO dopado com Al SnO2

In2O3 dopado com F

Requesitos do ITORequesitos do ITO

Boa performance em termos de condutividade

Transparência Transmitância Boa estabilidade quimica/fisica Boa reprodutibilidade Boa morfologia superficial

Propriedades únicas dos TCOsPropriedades 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

Outros tipos de TCOs para aplicações Outros tipos de TCOs para aplicações especifícasespecifícas

- 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 )

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

As propriedades de transporte do ITO são altamente dependentes das condições do processo de deposição e pós-deposição por pulverização catódica (ou CVD)

Condições oxidantes ou redutoras Baixas temperaturas do substrato Baixas pressões parciais de oxigénio

Obtencão de material amorfo

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)

Produção de ITO para filmes finos em Produção de ITO para filmes finos em larga escalalarga 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

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.

Deposição por sputteringDeposição 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

Requesitos dos TCOsRequesitos 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.

Morfologia da superfície e EtchingMorfologia da superfície e Etching

Suave A padronização litográfica do ITO é um

processo dependente e pode ser usado vantajosamente

CustoElevado custos dos alvos de sputtering

Compatibilidade do substratoCompatibilidade 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.

FDP (Flat panel diplays)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

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%).

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

Blindagem electromagnéticaBlindagem 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.

Vidro funcionalVidro 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