Abscheidung von Schichten aus transparenten, leitenden Oxiden TCO wie Indiumzinnoxid ITO oder Aluminiumzinkoxid AZO durch Kathodenzerstäubung.
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Transparente, leitende Oxide, TCO

Transparente, leitende Oxide (TCO, Transparent conductive oxide) vereinen zwei wichtige Eigenschaften miteinander: Leitfähigkeit und Transparenz bzw. Durchsichtigkeit. Daher werden diese Materialien als Frontelektroden für verschiedene Anwendungen eingesetzt:

Die meisten stöchiometrischen Oxide sind Isolatoren, einige wenige Halbleiter mit einer großer Bandlücke. Durch Dotierung solcher Oxide, d.h. durch den Ersatz von Atomen im Gitter durch andere Atome mit anderer Wertigkeit, also durch Atome mit mehr oder weniger Außenelektronen ist es möglich diese Oxide leitfähig zu machen. Die Oxide von Indium In, Zinn Sn und Zink Zn sind für solche Anwendungen gut geeignet. Für die Herstellung von Frontelektroden von Flüssigkristallbildschirmen LCDs wird meist Indiumzinnoxid (ITO, indium tin oxide) bzw. zinndotiertes Indiumoxid Sn:In2O3 eingesetzt. Einige Indiumatome (3. Gruppe des PSE, Periodensystems der Elemente) werden ersetzt durch Zinnatome (4. Gruppe des PSE). Für Solaranwendungen wird oft das günstigere Aluminiumzinkoxid oder aluminiumdotiertes Zinkoxid Al:ZnO bzw. Galliumzinkoxid GZO oder galliumdotiertes Zinkoxid Ga:ZnO verwendet. Hier werden Zinkatome (2. Nebengruppe des PSE) durch Aluminiumatome oder Galliumatome (3. Gruppe des PSE) ersetzt.

Abscheidung des leitenden, transparenten Oxids durch Kathodenzerstäubung.

Das gebräuchlichste Herstellungsverfahren für Schichten aus durchsichtigen, leitenden Oxiden auf Substraten oder Superstraten ist die Kathodenzerstäubung oder Sputtertechnologie. Mehrere Feststoffquellen (Targets) sind in einem langgestreckten Vakuumsystem angeordnet und werden dem Beschuss durch hochenergetische Ionen ausgesetzt, wodurch Atome aus der Quelle emittiert werden und in die Gasphase übergehen. Sie scheiden sich dann auf dem Substrat, das sich langsam durch das Vakuumsystem bewegt, ab.


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