İndiyum Kalay Oksit, indiyum ve kalay karışımıdır. Ağırlıkça tipik bileşim,% 90 In203 ve% 10 Sn02'dir. 

Bu nedenle, indiyum atomlarının küçük bir kısmının kalay atomları ile değiştirildiği indiyum oksittir: bunun kalayla katkılı indiyum oksit olduğunu söyleyebiliriz.

Giriş

İndiyum ve Kalay gibi bazı metaller toplumun her alanında büyük önem taşıyor. İndiyum kalay oksit, sınırsız uygulamalara kapı açan benzersiz özellikleri nedeniyle büyük öneme sahiptir.

İndiyum Kalay Oksit'in Özellikleri

İndiyum Kalay Oksit'in özelliklerini incelemeden önce İndiyum ve Kalay'ın ayrı ayrı özelliklerini ele alalım.

İndiyum'un Özellikleri

İndiyum, atom numarası 49 olan, kimyasal sembolü In ve atom ağırlığı 114.82 olan bir elementtir. Yerkabuğunda nispeten az miktarda bulunur: yerkabuğunda toplam malzemelerin yaklaşık% 0.000016'sı bu metale karşılık gelir, bu da her kilogram kabuk için 0.25 miligram indiyum demektir. Ayrıca, bileşiklerinin herhangi birinde elementel formda veya büyük konsantrasyonda bulunduğu bilinen bir hali de yoktur; daha çok diğer mineraller arasında yayılır. Bu nedenle, alt topraktan elde edilen İndiyum, kurşun ve çinko ekstraksiyonunun bir yan ürünüdür. Günümüzde indiyumun madencilik üretimi, indiyum içeren geri dönüşüm ürünlerine kıyasla hacim olarak daha düşüktür.

İndiyum o kadar yumuşaktır ki çivi ile çizilebilir. Saf haliyle, gümüş görünümlü yumuşak bir malzemedir; 20 ° C'deki yoğunluğu 7.31 g / cm3'tür. Kağıt üzerine sürüldüğünde bir kalemmiş gibi bir iz bile bırakır. Sertliği Moh’un ölçeğinde 1.2 değerindedir. Bu derecelendirmede, talk 0'a atanırken, elmas 10'a karşılık gelir; balmumu 0.2 sertliğe sahiptir, 2.5 ise tırnaklarımızı oluşturan malzemenin değeridir.

İndiyum elektriği demirden daha iyi ileten bir metaldir. Elektriksel iletkenliği gümüşe karşılık gelen değerin% 18'i kadardır. Kaynama noktası 2072 ° C ve erime noktası 156.5985 ° C'dir. Bu değer, uluslararası sıcaklık ölçeğinin (ITS-90) 14 kalibrasyon noktasından biri olarak işlev görür. Ayrıca, nispeten erişilebilir erime noktası nedeniyle, bu malzeme diferansiyel tarama kalorimetri cihazlarının kalibrasyonunda bir referans görevi görür.

Bir indiyum atomu 49 elektrona sahip olduğundan, elektronik konfigürasyonu seviye 5: 5s2 5p1'de biter. Bu elektron dizilimi için, oksidasyon durumu genellikle +3'tır, ancak daha az sıklıkla +1 durumuna sahiptir. Birinci durumda, InCl3 gibi halojenler, oksijen (In2O3) ve kükürt (In2S3) ile bileşikler oluşturabilir; son iki molekül sadece yüksek sıcaklıklarda oluşur. +1 durumunda, InCl, InBr veya In2O gibi bileşikler oluşturabilir.

Kalay'ın Özellikleri

Kalay eski zamanlardan beri bilinen ve esas olarak savaş zamanlarında silah üretimi için kullanılan bir elementtir. Kalay, gezegende bol miktarda bulunmadığından nadir bir elementtir. Kullanımları, bugün Irak olarak bilinen güney Mezopotamya'da bulunan Ur şehrinde M.Ö. 3500 yıllarında başlamıştır. Bakır ile kalay karıştırılırken bronz olarak adlandırdıkları yeni bir metal fark ettikleri için bakır içeren alaşımlarda kullanılmaya başlanmıştır. Bu yeni malzemenin, kalayın, bakıra verdiği özelliklerden biri de korozyona karşı dirençli olmasıdır. Bu yeni materyalin geliştirilmesi sırasında, kalay elde etmek için uzun mesafelerde yoğun bir ticaret başlamıştır. Kayalar ve kemikler gibi Bronzun da, o zaman kullanılan malzemelerden daha verimli olduğu ortaya çıktımıştır. Günümüzde gıda uygulamalarında, etiket üretiminde, pigmentlerd ve, metallere uygulanan boylarda kullanılmaktadır.

Kalay, en yaygın mineral fazı olan mineral kasitit veya kalay IV'ten kömür ile indirgenerek elde edilebilir. Öte yandan, kalay, kalay oksit (kalay IV) gibi bir metal oksit olarak sunulduğunda büyük önem kazanmıştır, çünkü oksijen molekülü ile karıştırıldığında lityum piller, güneş pilleri, optoelektronik cihazlar, gaz sensörleri, diğerleri arasında, elektronik, optik ve katalitik uygulamaları kapsar.

SnO2, 3.6 eV'lik yasak bir banda ve 100 ila 200 cm2 V-1 s-1 elektronik hareketliliğe sahiptir. Bu değerler, malzemenin optoelektronikte uygulama yeteneğini anlamamıza yardımcı olur. Mükemmel stabilitesi, düşük maliyeti ve çeşitli uygulamaları nedeniyle diğer metal oksitlere kıyasla ilginç bir malzeme olarak kabul edilir.

İndiyum Kalay Oksit Nanoparçacıklar

İndiyum Kalay Oksit Nanoparçacıklar nano boyutlarında daha da büyük öneme sahiptir. Yüksek bir geçirgenliğe sahip olması, yani bir ortama yüksek miktarda enerjinin geçmesine izin verir. Şeffaf olmasının yanı sıra, düşük bir elektrik direncine sahiptir, bu nedenle elektrik yükünün hareketine kolayca izin verir. Bütün bunlar görünür ve kızılötesi radyasyon arasında gerçekleşir.

Oldukça dejenere n tipi bir yarı iletkendir (elektrik iletimi elektronlar tarafından gerçekleştirilir). Bu malzeme zayıf bir elektronik iletkendir, ancak ince bir tabaka halinde olması koşuluyla görünür ışığa karşı şeffaf kalır. Bu oksit, ZnO vb. Gibi diğer şeffaf oksitlerden daha iyi bir elektrik iletkenidir. Doping yoluyla elektrik iletkenliğinde artış, ışığın soğurulmasında bir artışa neden olur ve ITO katmanı sararır.

Cam plakalar üzerindeki İndiyum Kalay Oksit filmleri, farklı çökeltme teknikleriyle ve genellikle püskürtülerek elde edilir (örneğin PVD).

Grafen ile camın korozyona karşı önlenmesi hakkında bilgi almak için blog yazımızı ziyaret edin.

İndiyum Kalay Oksit Uygulama Alanları

• İndiyum Kalay Oksit filmler esas olarak düz ekranlar, dokunmatik ekranlar, güneş pilleri, organik ışık yayan diyotlar (LED'ler), bazı anti-statik kaplamalar ve elektromanyetik radyasyona karşı ekranlar için şeffaf elektrotlar olarak kullanılır, ancak görünür ışığa karşı şeffaftır. Elektrokromik camın geliştirilmesi, cam üzerine yerleştirilen bu tip şeffaf elektrotlar sayesinde mümkün olmaktadır. Bu tip depozit buz çözücü sistem olarak da kullanılabilir. Elektrik ileten şeffaf ITO filmlerle kaplanmış cam levhalar şeklinde de satılmaktadır.
• İletken ve saydam malzemelerin üretimi için en çok kullanılan malzeme kalay ve indiyum oksittir.
• Üçüncü nesil grup III-V güneş pillerindeki konvansiyonel metal hatların yerine yeni bir komple ön elektrot olarak ITO'dan şeffaf iletken filmlerin kullanılması önerilmektedir.
• Filmler, DC-Magnetron Püskürtme tekniği ile oda sıcaklığında bırakılmış ve optik, elektriksel ve yapısal olarak karakterize edimiştir. Örnek kalınlıkları sabit dalga boyu elipsometrisi ile elde edilmiştir. Yatırılan filmlerin kristalli yapısı x-ışını kırınımı ile belirlenmiştir ve kırınım diyagramları tipik bixit yapısının karakteristik piklerini gösterir.
• ITO filmler soğuk bölgelerde ve kapıların veya gelişmiş binaların duvarlarında kullanılır, böylece ısı belirli kapalı alanlarda depolanır. Dünyanın katmanlarında termal kalkanın yapısında rol oynar, inşaat, ısıtma, klima ve aydınlatmadaki enerji tüketiminin% 50'den fazla azalması nedeniyle odaya ısı yaymak zordur.
• ITO ince film bir kırılma ve elektriksel iletkenlik indeksi vardır, bu nedenle bir silikon güneş pili ve bir brüt ışık kıyafetleri reflektör kaplama koleksiyonu için uygundur. Seçici bir ışık ileten kızılötesi ışığa ve görünür ışığa yansıtıcılığa sahip olduğundan, ışık-ısı dönüşümünün kullanımı ve güneş ısısının etkili kullanımı, geçirgen zar için ısıyı toplayarak reaktördeki ısıyı etkin bir şekilde yakalar.
• ITO ayrıca şeffaf bir film şeklinde, otomobil kaplamalı cam, ön cam makinesi, uçak ve uzay aracı lazer Lombar tank telemetre gibi iletken bir işlev olarak kullanılır.
• Bu malzeme düz ekranlı (örneğin LCD ekranlı) ve elektrokromik camlı ekran cihazlarında şeffaf elektrotlar yapmak için kullanılır.
• Diğer kullanımlar arasında gaz dedektörleri, dielektriklerde elektro-nemlendirme ve yüzeyden yayılan dikey boşluklu lazer diyotlar için Bragg reflektörleri bulunur..

Bu yüzde, genel olarak İndiyum Kalay Oksit:

• Hassas yüzeylerin hazırlanması
• Aydınlatma armatürlerinin yapımı
• Elektrikli, elektromanyetik ve elektronik cihaz ve aletlerin yapımı
• Telefon, telgraf, alıcı-verici, elektronik hesap makinelerinin yapımı
  
• Elektrik sistemlerinin yapımı
• Ölçme ve kontrol cihazlarının yapımı
• Katot ışın tüpleri, ampuller, vakum tüpleri veya gaz tüplerinin yapımı
• İnorganik ve organik kimyasallar endüstrisi

Akıllı Pencereler

Akıllı pencerelerde, bir voltaj uygulandığında görünür ışığı seçici bir şekilde emen, şeffaflık derecesini ışık ve dış ısıya değiştiren bir cam bulunur. Bu akıllı pencereler, bir binanın (aydınlatma ve iklimlendirme) enerji ihtiyacının azaltılmasını sağlar. Berkeley'deki Kaliforniya Üniversitesi'nden birkaç profesör Nature'da bir bardak niyobyum oksit içine gömülü indiyum ve kalay oksit (ITO) nanokristallerinden oluşan yeni bir elektrokromik malzeme yayınladı. Yeni malzemenin en ilginç avantajlarından biri, görünür ve kızılötesine yakın ışıkta ışık emiliminin ayrı kontrolüne izin vermesidir, yani akıllı bir pencerede optik ve termal şeffaflık ayrı ve bağımsız olarak kontrol edilebilir.

Bu yeni malzemenin performansı beklenenden çok daha iyidir, ancak bu yeni malzeme evlerimizdeki pencerelerde kullanılmadan önce çözülmesi gereken bazı teknik sorunları vardır (daha iyi bir elektrot seçilmelidir ve sıvı yerine katı bir elektrolit kullanmak uygun olacaktır). Yine de, bu malzeme çok umut vericidir.

Araştırmacılar, Grafen'den başlayarak nanopartikülleri cama gömmek için yeni bir sentez tekniği geliştirdiler. İndiyum ve kalay oksit (ITO) nanokristalleri, ITO'nun yüzeyine kovalent bağlarla birleştirilen polioksometalatlar (POM), metal katyon kümeleri ve okso anyonları ile kaplanır. Bu nanokristaller yoğunlaşır ve bir ısıl işlem (yaklaşık 400 ° C'ye ısıtılır) uygulanır ve daha sonra cam matrisin içinde bir niyobyum oksit (NbO) içinde yoğun bir şekilde paketlenen bir film oluşturulur. Teknik detaylara girmeden, bu yöntem camdaki nanokristallerin boyutunun ve mekansal dağılımının titiz bir kontrolünü sağlar. İkincisi çok önemlidir, çünkü nanokristallerin yapısal sırası elektrokromik cam matrisinin özelliklerini büyük ölçüde geliştirir.

Sonuç

Bu nedenle, İndiyum Kalay Oksit esas olarak elekler için aynı zamanda şeffaf ve iletken kaplamalar yapmak için kullanılan önemli bir bileşiktir. Sıvı kristaller, düz ekranlar, plazma ekranlar, dokunmatik ekranlar, elektronik mürekkep uygulamaları, organik diyotlar, ışık yayan diyotlar, fotovoltaik hücreler, antistatik kaplamalar, elektromanyetik girişim kalkanları ve çok daha fazlasının yapımında kullanılır.

Daha fazlası için blog yazılarımızı buradan inceleyebilirsiniz.

Referanslar

https://iopscience.iop.org/article/10.1088/1742-6596/146/1/012033/pdf

https://aip.scitation.org/doi/10.1063/1.370948

https://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/ed011p270

https://www.rsc.org/periodic-table/element/50/tin

https://www.nanografi.com/