A FACILE SOLUTION-PHASE APPROACH TO TRANSPARENT AND CONDUCTING ITO NANOCRYSTAL ASSEMBLIES

 

"A Facile Solution-Phase Approach to Transparent and Conducting ITO Nanocrystal Assemblies". J. Lee, S. Lee, G. Li, M. A. Petruska, D. C. Paine, S. Sun. JOURNAL OF THE AMERICAN CHEMICAL SOCIETY. In press. DOI: 10.1021/ja3044807

Monodisperse 11 nm indium tin oxide (ITO) nanocrystals (NCs) were synthesized by thermal decomposition of indium acetylacetonate, In(acac)₃, and tin bis(acetylacetonate)dichloride, Sn(acac)₂Cl₂, at 270 °C in 1-octadecene with oleylamine and oleic acid as surfactants. Dispersed in hexane, these ITO NCs were spin-cast on centimeter-wide glass substrates, forming uniform ITO NC assemblies with root-mean-square roughness of 2.9 nm. The assembly thickness was controlled by ITO NC concentrations in hexane and rotation speeds of the spin coater. Via controlled thermal annealing at 300 °C for 6 h under Ar and 5% H₂, the ITO NC assemblies became conductive and transparent with the 146 nm-thick assembly showing 5.2 × 10^–3 Ω·cm (R_s = 356 Ω/sq) resistivity and 93% transparency in the visible spectral range—the best values ever reported for ITO NC assemblies prepared from solution phase processes. The stable hexane dispersion of ITO NCs was also readily spin-cast on polyimide (T_g 360 °C), and the resultant ITO assembly exhibited a comparable conductivity and transparency to the assembly on a glass substrate. The reported synthesis and assembly provide a promising solution to the fabrication of transparent and conducting ITO NCs on flexible substrates for optoelectronic applications.

Se sintetizaron nanocristales (NCs) monodispersos de óxido de indio estaño (ITO) de 11 nm, por medio de la descomposición térmica de acetilacetonato de indio, In(acac)₃, y de dicloruro de bis(acetilacetonato) de estaño, Sn(acac)₂Cl₂, a 270°C en 1-octadeceno con oleilamina y ácido oleico como tensoactivos. Al estar dispersos en hexano, estos NCs de ITO fueron depositados por spin-casting sobre sustratos de vidrio del orden de centímetros, formando arreglos uniformes de NC de ITO con una rugosidad promedio de 2.9 nm. El espesor del arreglo se controla con las concentraciones de NC de ITO en hexano y con la rapidez de rotación del spin coater. Por medio de un recocido térmico controlado, a 300°C por 6 h bajo Ar y 5% de H₂, los arreglos de NC de ITO se vuelven conductivos y transparentes, el arreglo de 146 nm de espesor muestra 5.2 × 10^–3 Ω·cm (R_s = 356 Ω/sq) de resistividad y 93% de transparencia en el intervalo espectral visible - los cuales son los mejores valores hasta ahora reportados para arreglos de NC de ITO preparados a partir de procesos que parten de fases en solución. La dispersión de NCs de ITO estable en hexano también fue fácilmente depositada por spin casting sobre poliamida (T_g 360 °C), y el arreglo de ITO resultante muestra una conductividad y transparencia comparable con el arreglo depositado sobre un sustrato de vidrio. La síntesis y el arreglo que se reportan proporcionan una solución promisoria para la fabricación de NCs de ITO transparentes y conductores depositados en sustratos flexibles para aplicaciones optoelectrónicas.

http://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/ja3044807