Kaca ITO vs FTO: Perbedaan dan Cara Memilih Substrat Konduktif Transparan

Sel surya lapisan tipis, OLED, sensor elektrokimia, dan banyak eksperimen spektroskopi berawal dari selembar kaca yang bisa menghantarkan listrik tetapi tetap tembus cahaya. Dua pilihan yang paling umum adalah kaca ITO (indium tin oxide) dan kaca FTO (fluorine-doped tin oxide). Keduanya tampak serupa, tetapi memilih yang salah bisa membuat elektroda rusak saat dianil atau membuat perangkat sulit diulang.

Artikel ini membandingkan ITO dan FTO dari sisi hambatan, kehalusan, ketahanan panas dan bahan kimia, kegunaan, serta cara menyiapkan substratnya sebelum dipakai.

Sekilas: apa bedanya

• ITO adalah indium oksida yang didoping timah. Lapisannya tipis dan sangat halus, dengan transparansi tinggi pada cahaya tampak.
• FTO adalah timah oksida yang didoping fluor. Lapisannya lebih tebal dan lebih kasar, tetapi jauh lebih tahan panas dan bahan kimia.

Perbandingan berdasarkan data produk

Sebagai acuan, berikut spesifikasi substrat Ossila yang umum dipakai di laboratorium:

• Kaca ITO: lapisan ITO 100 nm ± 20 nm di atas kaca soda lime terpoles setebal 1,1 mm. Sheet resistance yang dinyatakan 20 Ω/sq, dengan hasil ukur 14 – 20 Ω/sq memakai four point probe. Kekasaran permukaan ITO 1,8 nm RMS (AFM).
• Kaca FTO: lapisan FTO 200 – 300 nm di atas kaca soda lime setebal 1,6 – 2,2 mm. Sheet resistance 6 – 9, 7 – 10, atau 10 – 15 Ω/sq tergantung jenisnya; untuk jenis 7 – 10 Ω/sq, hasil ukurnya 7,49 ± 0,30 Ω/sq dengan transmisi 70% dari sisi depan dan 73% dari sisi belakang.

Pada contoh di atas, FTO memiliki sheet resistance lebih rendah, tetapi permukaannya lebih kasar. ITO unggul di kehalusan, yang penting untuk lapisan aktif yang sangat tipis.

Ketahanan panas: alasan terpenting memilih FTO

Konduktivitas ITO bisa turun bila dipanaskan tinggi di udara, sehingga ITO kurang cocok untuk proses yang membutuhkan anil sekitar 450 – 500 °C. FTO stabil pada suhu tersebut. Karena itu FTO menjadi standar untuk struktur yang memakai TiO₂ mesopori atau kompak hasil sintering, seperti sel surya dye-sensitized (DSSC) dan sel perovskit n-i-p mesopori.

Kapan memilih ITO, kapan FTO

• Pilih ITO untuk OLED, OPV, sel perovskit planar dan inverted (p-i-n) yang diproses pada suhu sedang, serta eksperimen yang membutuhkan permukaan sangat halus seperti STM dan AFM konduktif.
• Pilih FTO untuk DSSC, sel perovskit mesopori, fotoelektrokimia dan pemecahan air (water splitting), serta proses apa pun yang butuh anil suhu tinggi atau paparan bahan kimia keras.

Berpola atau tanpa pola

Substrat berpola sudah memiliki elektroda yang dibentuk, sehingga satu substrat menghasilkan beberapa piksel dengan luas yang diketahui. Pada sistem Ossila 20 x 15 mm, misalnya, substrat FTO berpola menghasilkan 8 piksel bila dipasangkan dengan masker multi-elektroda; pada sistem 25 x 25 mm, substrat ITO berpola memuat empat piksel 48 mm² atau satu piksel besar 255 mm². Cara ini menghemat waktu etsa dan membuat perbandingan antar-batch lebih adil.

Substrat tanpa pola cocok bila Anda membutuhkan lapisan konduktif utuh (STM, AFM konduktif, spektroskopi, elektropolimerisasi, elektroda kerja) atau ingin membuat pola sendiri.

Menyiapkan substrat sebelum dipakai

1. Periksa sisi konduktif. Gunakan multimeter atau four point probe; sisi kaca polos tidak menghantar.
2. Bersihkan bertahap. Sonikasi dalam larutan detergen, air DI, aseton, lalu isopropanol, kemudian keringkan dengan aliran nitrogen.
3. Perlakuan UV ozone. Membersihkan sisa organik dan menaikkan energi permukaan sehingga larutan lebih mudah membasahi saat spin coating.
4. Etsa bila perlu. Untuk substrat tanpa pola, bagian yang tidak diinginkan bisa dietsa. FTO lebih tahan asam sehingga butuh perlakuan etsa yang lebih kuat daripada ITO.
5. Ukur sheet resistance. Mencatat nilai awal membantu melacak bila elektroda rusak selama proses.

Kaca ITO dan FTO di AMI Scientific

Substrat kaca ITO dan FTO Ossila, berpola maupun tanpa pola dalam berbagai ukuran (umumnya kemasan 100 buah), serta masker deposisi dan aperture mask tersedia di koleksi Substrat ITO, FTO & Masker. Untuk langkah berikutnya, lihat spin coater, UV Ozone Cleaner, PEDOT:PSS, dan artikel bahan dan alat sel surya perovskit.

Kirimkan perangkat yang akan Anda buat dan ukuran substrat yang dibutuhkan melalui WhatsApp, tim kami akan membantu memilih jenis substrat dan menyiapkan penawaran resmi atas nama institusi Anda.