Òxid d'hafni(IV)
L'òxid d'hafni(IV) és el compost inorgànic amb la fórmula HfO
2. També conegut com a diòxid d'hafni o hafnia, aquest sòlid incolor és un dels compostos més comuns i estables de l'hafni. És un aïllant elèctric amb un interval de banda de 5,3 ~ 5,7 eV.[1] El diòxid d'hafni és un intermedi en alguns processos que donen hafni metall.
-oxid.png) | |
-oxide-3D-polyhedra.png) | |
| Substància química | tipus d'entitat química  |
|---|---|
| Massa molecular | 211,936379 Da |
| Estructura química | |
| Fórmula química | HfO2 |
_oxide.jpg) | |
| SMILES canònic | |
| Identificador InChI | Model 3D |
| Propietat | |
| Densitat | 9.68 g/cm3, sòlid |
| Punt de fusió | 2,758 °C (4,996 °F; 3,031 K) |
L'òxid d'hafni(IV) és força inert. Reacciona amb àcids forts com l'àcid sulfúric concentrat i amb bases fortes. Es dissol lentament en àcid fluorhídric per donar anions fluorohafnat. A temperatures elevades, reacciona amb el clor en presència de grafit o tetraclorur de carboni per donar tetraclorur d'hafni.
Hafnia adopta normalment la mateixa estructura que la zirconia (ZrO₂). A diferència del TiO₂, que presenta Ti de sis coordenades en totes les fases, la zirconia i l'hàfnia consisteixen en centres metàl·lics de set coordenades. S'han observat experimentalment una varietat d'altres fases cristal·lines, incloent-hi fluorita cúbica (Fm 3 m), tetragonal (P4 ₂ /nmc), monoclínica (P2 1 /c) i ortoròmbica (Pbca i Pnma).[2] També se sap que l'hàfnia pot adoptar altres dues fases metaestables ortorròmbiques (grup espacial Pca2 1 i Pmn2 1) en un ampli rang de pressions i temperatures,[3] presumiblement les fonts de la ferroelectricitat observada a les pel·lícules primes d'hàfnia.[4]
Hafnia s'utilitza en recobriments òptics i com a dielèctric d'alt κ en condensadors DRAM i en dispositius avançats d'òxid de metall i semiconductors.[5] Els òxids basats en hafni van ser introduïts per Intel l'any 2007 com a reemplaçament de l'òxid de silici com a aïllant de porta en transistors d'efecte de camp.[6] L'avantatge dels transistors és la seva elevada constant dielèctrica: la constant dielèctrica de HfO2 és de 4 a 6 vegades més gran que la de SiO₂.[7] La constant dielèctrica i altres propietats depenen del mètode de deposició, la composició i la microestructura del material.
L'òxid d'hafni (així com l'òxid d'hafni dopat i amb deficiència d'oxigen) atrau un interès addicional com a possible candidat per a memòries de commutació resistiva[8] i transistors d'efecte de camp ferroelèctric compatibles amb CMOS (memòria FeFET) i xips de memòria.[9][10][11][12]
A causa del seu punt de fusió molt alt, l'hafnia també s'utilitza com a material refractari en l'aïllament de dispositius com els termoparells, on pot funcionar a temperatures de fins a 2500 °C.[13]
Referències
modifica- ↑ Bersch, Eric; etal Phys. Rev. B, 78, 8, 2008, pàg. 085114. Bibcode: 2008PhRvB..78h5114B. DOI: 10.1103/PhysRevB.78.085114.
- ↑ Table III, V. Miikkulainen; etal Journal of Applied Physics, 113, 2, 2013, pàg. 021301–021301–101. Bibcode: 2013JAP...113b1301M. DOI: 10.1063/1.4757907.
- ↑ T. D. Huan; V. Sharma; G. A. Rossetti, Jr.; R. Ramprasad Physical Review B, 90, 6, 2014, pàg. 064111. arXiv: 1407.1008. Bibcode: 2014PhRvB..90f4111H. DOI: 10.1103/PhysRevB.90.064111.
- ↑ T. S. Boscke Applied Physics Letters, 99, 10, 2011, pàg. 102903. Bibcode: 2011ApPhL..99j2903B. DOI: 10.1063/1.3634052.
- ↑ H. Zhu; C. Tang; L. R. C. Fonseca; R. Ramprasad Journal of Materials Science, 47, 21, 2012, pàg. 7399–7416. Bibcode: 2012JMatS..47.7399Z. DOI: 10.1007/s10853-012-6568-y.
- ↑ Error: hi ha arxiuurl o arxiudata, però calen tots dos paràmetres.Intel. «[Intel Corporation Intel's Fundamental Advance in Transistor Design Extends Moore's Law, Computing Performance]», 11-11-2007.
- ↑ Wilk G. D., Wallace R. M., Anthony J. M. Journal of Applied Physics, 89, 10, 2001, pàg. 5243–5275. Bibcode: 2001JAP....89.5243W. DOI: 10.1063/1.1361065., Table 1
- ↑ K.-L. Lin; etal Journal of Applied Physics, 109, 8, 2011, pàg. 084104–084104–7. Bibcode: 2011JAP...109h4104L. DOI: 10.1063/1.3567915.
- ↑ Error: hi ha arxiuurl o arxiudata, però calen tots dos paràmetres.Imec. «[Imec Imec demonstrates breakthrough in CMOS-compatible Ferroelectric Memory]» (en anglès), 07-06-2017.
- ↑ The Ferroelectric Memory Company. «World's first FeFET-based 3D NAND demonstration» (en anglès), 08-06-2017.
- ↑ T. S. Böscke, J. Müller, D. Bräuhaus 2011 International Electron Devices Meeting, 07-12-2011, pàg. 24.5.1–24.5.4. DOI: 10.1109/IEDM.2011.6131606.
- ↑ Nivole Ahner. Mit HFO2 voll CMOS-kompatibel (en alemany). Elektronik Industrie, agost 2018.
- ↑ Very High Temperature Exotic Thermocouple Probes product data, Omega Engineering, Inc., retrieved 2008-12-03