TRANSPARENT CONDUCTIVE OXIDES BASED ON NON-DEFICIT MATERIALS

封面

如何引用文章

全文:

详细

Background. Transparent conducting oxides (TCOs) are an important class of materials widely used in modern technologies, including solar cells, displays, and touch devices. However, the traditionally used tin-doped indium oxide (ITO) faces a number of problems, such as high cost, limited indium reserves, and environmental risks of its mining. In this regard, an urgent task is to search for alternative materials with similar characteristics, but at the same time more accessible and environmentally friendly. The purpose of this study is to develop and study alternative TCOs based onabundant and affordable materials, such as zinc oxide (AZO) and tin oxide (FTO), obtained by spray pyrolysis. Materials and methods. Spray pyrolysis was used to synthesize TCOs, which allows the formation of thin films with high homogeneity and good performance characteristics. Solutions of metal salts, such as zinc, tin, and aluminum acetates and nitrates, were used as precursors. The substrate temperature was varied from 300 to 500 °C to optimize the crystalline structure of the films. Results. The obtained AZO (aluminum-doped zinc oxide) coatings showed high transparency (> 90 %) in the visible range, specific resistance of ~10⁻3 Ω cm, stability at temperatures up to 450 °C.; FTO (fluorinedoped tin dioxide) – transparency of ~80 %, specific resistance of ~10⁻3–10⁻2 Ω cm, high thermal stability (up to 600 °C). Alternative materials demonstrated comparable optical properties with ITO (indium oxide doped with tin), while AZO showed lower cost and environmental safety, and FTO – better thermal stability. Conclusion. The study confirmed the possibility of using AZO and FTO as alternative TPOs with acceptable electrical and optical characteristics. AZO has demonstrated high transparency and low resistivity, making it a promising material for flexible electronics. FTO has demonstrated high thermal stability, making it a preferred choice for solar cells and other energy-efficient technologies. The use of these materials will reduce dependence on indium, reduce environmental impact, and ensure sustainable development of technologies.

作者简介

Timur Zinchenko

Penza State University

编辑信件的主要联系方式.
Email: scar0243@gmail.com

Candidate of technical sciences, senior lecturer of the sub-department of information measuring technology and metrology,

(40 Krasnaya street, Penza, Russia)

Ulyana Chikhrina

Penza State University

Email: chikhulyana@yandex.ru

Student

(40 Krasnaya street, Penza, Russia)

参考

  1. Snyder R.L., Karpinski M. Transparent Conducting Oxides: Properties and Applications. Materials Science and Engineering R: Reports. 2014;83:1–45. doi: 10.1016/j.mser.2014.03.001
  2. Klaassen M.T., Smith W.E. Aluminum-doped Zinc Oxide Thin Films for Transparent Conducting Electrodes. Journal of Applied Physics. 2012;111(3):033706. doi: 10.1063/1.3675572
  3. Chen C., Wang X. Emerging Transparent Conducting Oxide Materials: New Perspectives and Challenges. Journal of Materials Chemistry. 2019;7(16):4861–4873. doi: 10.1039/C9TC01421A
  4. Jin Y., Zhang Z., Zhou Y. Environmental Impact of the Use of Indium in Transparent Conducting Oxides. Environmental Science & Technology. 2015;49(12):7455–7463. doi: 10.1021/acs.est.5b01801
  5. Murray C.J., Knapp J.A. Indium Resources and Recycling for Future Needs: A Global Overview of Indium Usage and Sustainability. Resources, Conservation and Recycling. 2017;116:24–34. doi: 10.1016/j.resconrec. 2016.09.012
  6. Bae S.H., Kim H.J. A Review on Recent Advances in Transparent Conducting Oxides (TCOs) for Thin Film Solar Cells. Solar Energy Materials and Solar Cells. 2016;150:198–210. doi: 10.1016/j.solmat. 2015.12.016
  7. Brus L.E., Saraf R. Transparent Conducting Oxides: A Comprehensive Review of Materials and Their Properties. Materials Science and Engineering. 2013;182(2):170–179. doi: 10.1016/j.mseb.2013.01.005
  8. Ma Z., Wang X. Fluorine-doped Tin Oxide (FTO) Thin Films for Transparent Conducting Electrodes: A Review. Journal of Materials Science: Materials in Electronics. 2018;29(4):2725–2736. doi: 10.1007/s10854-018-0235-4
  9. Liu Z., Yang M. Synthesis of High-quality Transparent Conducting Oxides Using Spray Pyrolysis. Journal of Vacuum Science & Technology. 2014;32(4):041505. doi: 10.1116/1.4882570
  10. Zhao X., Wang Y. Environmental and Economic Aspects of Transparent Conducting Oxides (TCOs): A Comparison of ITO, AZO, and FTO Materials. Journal of Materials Chemistry A. 2017;5(20):9798– 9806. doi: 10.1039/C7TA01923H

补充文件

附件文件
动作
1. JATS XML


Creative Commons License
此作品已接受知识共享署名 4.0国际许可协议的许可

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».