Ученые из Института общей и
неорганической химии им. Н.С. Курнакова РАН провели экспериментальное
исследование процессов испарения в системе индий – оксид индия (In-In2O3)
и доказали возможность ее использования в качестве источника газообразного
оксида индия (In2O), применяемого для получения
тонких прозрачных проводящих покрытий, востребованных в электронной
промышленности. Результаты работы были опубликованы в журнале Rapid Communications
in
Mass
Spectrometry.
Оксид индия является одним из важнейших
полупроводниковых материалов в современной электронной промышленности. Уникальное
сочетание оптических, электрофизических и химических свойств открывают широкие
возможности его применения на практике. Тонкие пленки оксида индия используются
в качестве прозрачных проводящих покрытий в сенсорных экранах (телефонов,
часов, планшетов, информационных панелей и т.д.), ЖК-дисплеях, солнечных батареях
и фоточувствительных матрицах цифровых камер. Кроме того, оксид индия применяется
при производстве инфракрасных отражателей, светофильтров и антистатических
покрытий.
Одним из способов получения тонких
прозрачных проводящих покрытий в промышленности является термическое напыление. Для этого необходимо перевести материал в
парообразное состояние, однако получение паров оксидов металлов, как правило, требует
их нагрева до очень высоких температур, то есть является весьма энергоёмким и
предъявляет особые требования к конструкции и материалам вакуумных установок.
Учёными из ИОНХ РАН
было установлено, что совместное испарение металлического индия с его оксидом
позволяет снизить температуру напыления прозрачных проводящих покрытий более
чем на 500°С по сравнению с использованием чистого оксида индия.
Работу прокомментировал автор статьи,
младший научный сотрудник Лаборатории физических методов исследования строения
и термодинамики неорганических соединений, аспирант Андрей Смирнов: «Коллектив нашей лаборатории давно
занимается исследованием процессов испарения оксидов металлов и
многокомпонентных оксидных систем, изучением соответствующих газофазных и
гетерофазных реакций. В данной работе нами было изучено испарение в системе
индий – оксид индия (In-In2O3). Было установлено, что пар над смесью In-In2O3 при температуре 660°С на 95%
состоит из молекул оксида индия (I). При этом ранее нами было показано, что пар над индивидуальным оксидом
индия (III) даже
при температуре 1130°С содержит всего лишь
50% молекул оксида индия (I). Следовательно, система индий –
оксид индия может использоваться в качестве низкотемпературного источника
газообразного оксида индия в технологическом процессе изготовления прозрачных
плёнок методом вакуумного напыления.
Полученные
нами результаты в первую очередь необходимы для оптимизации и снижения
энергозатрат при получении тонких прозрачных проводящих покрытий на основе
оксида индия, а также для прогнозирования поведения материалов при высоких
температурах».
В дальнейшем авторы разработки планируют
исследовать сочетания других оксидов металлов и систем на их основе, которые
также представляют интерес для полупроводниковой промышленности.
Работа выполнена при поддержке
Российского научного фонда (проект № 21-13-00086).
Источник:
A.S. Smirnov, N.A. Gribchenkova, A.S. Alikhanyan. Thermodynamics of heterogeneous equilibria in the
In–In2O3 system by Knudsen effusion mass spectrometry. Rapid Communications in
Mass Spectrometry. https://doi.org/10.1002/rcm.9248
Фото. Спектрометр МС-1301, используемый для исследования высокотемпературных
физико-химических процессов