User:LauraJiang7/sandbox

= Indium Tin Oxide (ITO) = Indium tin oxide (ITO) is a widely applied optoelectronic material.

Common Uses
Indium tin oxide (ITO) is considered to be optoelectronic material that is applied widely in both research and industry. ITO can be used for many applications, such as flat-panel displays, smart windows, polymer-based electronics, thin film photovoltaics, and architectural windows. Moreover, ITO thin films for glass substrates can be helpful for glass windows to conserve energy. ITO green tapes are utilized for the production of lamps that are electroluminescent, functional, and fully flexible. Also, ITO thin films are used primarily to serve as coatings that are anti-reflective and for liquid crystal displays (LCDs) and electroluminescence, where the thin films are used as conducting, transparent electrodes.

Material and Spectral Properties
ITO has attractive properties including high level of transmittance in the visible region as well as electrical conductivity that is unique. This is mainly due to ITO’s highly degenerate behavior as an n-type semiconductor with a large ban gap of around 3.5 to 4.3 eV.

Alternative Methods of Deposition and Alternative Materials
ITO is deposited through energy and cost intensive processes that deal with physical vapor deposition or PVD. Such processes include sputtering, which result in the formation of brittle layers. Another process that uses a particle-based technique, known as the tape casting process, serves as yet another route of alternative processing to create ITO layers that are conductive and transparent. Because it is a particle-based technique, the ITO nano-particles are dispersed first, then placed in organic solvents for stability. The benzyl phthalate plasticizer and polyvinyl butyral binder then prove to be helpful in preparing the slurries before the slurries are analyzed. Once the tape casting process has been carried out, the characterization of the green ITO tapes takes place, focusing on their optical and electrical behavior. The results showed that optimal transmission went up to about 75%, while the electrical resistances reached all the way down to 2 Ω·cm. The layers of ITO that embody such values are already set to be applied for electronic devices.

ITO has been popularly used as a high-quality flexible substrate to produce very flexible electronic applications. However, this substrate's flexibility decreases as its conductivity improves. Previous research have indicated that the mechanical properties of ITO can be improved through strengthening the degree of crystallinity. The metal Ag was originally chosen to improve such property, however, with a subsequential loss of transparency. An improved method that embeds Ag nano-particles (AgNPs) instead of only Ag to create a hybrid ITO has proven to be effective in compensating for the decrease in transparency. AgNPs can be found available form silver inkjet ink. It is first spin coated on PET and then put under pressure and hot to complete the hybrid production. This hybrid ITO also significantly increase the flexibility through enhancement of the microstructure.

Using ITO nanoparticles throws a limit on the subtrate's choice, owning to the high temperature required for sintering. A process broadening the choice of range uses In-Sn alloy nano-particles as the alternative starting material. A continuous conductive alloy film is formed firstly, followed by oxidation to bring transparency. This two step process involves thermal annealing, which requires special atmosphere control and elongation of time. Because metal nanoparticles can be converted easily into  a conductive metal film under the treatment of laser, laser sintering is applied to achieve products' homogeneous morphology. Laser sintering is also easy and less costly to use since it can be performed in air.

Benefits
The role of ITO glass as a cell culture substrate can be extended easily, which opens up new opportunities for studies on growing cells involving electron microscopy and correlative light.

Health and Safety
Indium tin oxide is harmful in that it may cause mild irritation in the respiratory tracts and should not be inhaled.If exposure is long-term, symptoms may become chronic and result in benign pneumoconiosis. Studies with animals indicate that indium tin oxide is toxic when ingested, along with negative effects on the kidney, lung, and heart.

During the process of mining, production and reclamation, workers will potentially exposed to indium, especially in countries such as China, Japan, the Republic of Korea, and Canada and face the possibility of pulmonary alveolar proteinosis, pulmonary fibrosis, emphysema, and granulomas. Workers in the US, China, and Japan have been diagnosed with cholesterol clefts under indium exposure. Silver nanoparticles existed in improved ITOs have been found in vitro to penetrate through both intact and breached skin into the epidermal layer. Unsintered ITOs are suspected of induce T-cell-mediated sensitization: on a intradermal exposure study, a concentrarion of 5% uITO resulted in lymphocyte proliferation in mice including the number increase of cells through a 10 day period.

A new occupational problem called indium lung disease was developed through contact with indium-containing dusts. The first patient is a worker associated with wet surface grinding of ITO who suffered from interstitial pneumonia: his lung was filled with ITO related particles. These particles can also induce cytokine production and macrophage dysfunction. Sintered ITOs particles alone can cause phagocytic dysfunction but not cytokine release in macrophage cells; however, they can intrigue a pro-inflammatory cytokine response in pulmonary epithelial cells. Unlike uITO, they can also bring endotoxin to workers handling the wet process if in contact with endotoxin-containing liquids. This can be attributed to the fact that SITOs have larger diameter and smaller surface area, and that this change after the sintering process can cause cytotoxicity.

Recycling
The etching water used in the process of sintering ITO can only be used for a limited numbers of times before disposed. After degradation, the waste water should still contain valuable metals such as In, Cu as secondary resource as well as Mo, Cu, Al, Sn and In which can pose health hazard to human beings. Among all the current methods of recycling such waste-water, one outstandingly uses non-toxic chemicals and applies scrubbing, stripping, liquid-liquid extraction and precipitation. The final product will meet the standard of the World Health Organization and be available for second-time uses. This method follows the green chemistry standard and allows for massive commercial reuse while maintaining the purity of the recycled In, Mo, Sn and Cu nanopowder.

References