Óxido de hafnio y su estructura y aplicaciones

Óxido de hafnio y su estructura y aplicaciones

Óxido de hafnio es el compuesto inorgánico de fórmula HfO2. También conocido como hafnia, este sólido incoloro es uno de los compuestos más comunes y estables del hafnio. Es un aislador eléctrico con una banda prohibida de 5.3 ~ 5.7 eV. Dióxido de hafnio es un intermedio en algunos procesos que dan hafnio metálico.

Estructura y aplicaciones del óxido de hafnio

Óxido de hafnio es bastante inerte. Reacciona con ácidos fuertes como ácido sulfúrico concentrado y bases fuertes. Se disuelve lentamente en ácido fluorhídrico para dar aniones fluorohafnato. A altas temperaturas, reacciona con el cloro en presencia de grafito o tetracloruro de carbono para dar tetracloruro de hafnio.

HfO2 adopta la misma estructura que la zirconia ( ZrO2 ). A diferencia del TiO2 , que incluye Ti de seis dimensiones en todas las fases, zirconia y hafnia constan de centros metálicos de siete coordenadas. Se observaron experimentalmente una variedad de fases cristalinas, que incluyen cúbica (Fm-3m), tetragonal (P42 / nmc), monoclínica (P21 / c) y ortorrómbica (Pbca y Pnma).

También se sabe que la hafnia puede adoptar otras dos fases metaestables ortorrómbicas (grupo espacial Pca21 y Pmn21) en un amplio rango de presiones y temperaturas, presumiblemente las fuentes de ferroelectricidad observadas recientemente en películas delgadas de hafnia.

Películas delgadas de óxidos de hafnio , utilizados en los dispositivos semiconductores modernos, a menudo se depositan con una estructura amorfa (generalmente por deposición de capa atómica). Las posibles ventajas de la estructura amorfa llevaron a los investigadores a combinar óxido de hafnio con silicio (formando silicatos de hafnio) o con aluminio, que demostró aumentar la temperatura de cristalización del óxido. hafnio.

Hafnia adopta la misma estructura que la zirconia (ZrO2). A diferencia del TiO2, que incluye Ti de seis dimensiones en todas las fases, la zirconia y la hafnia constan de centros metálicos de siete coordenadas. Se observaron experimentalmente una variedad de fases cristalinas, que incluyen cúbica (Fm-3m), tetragonal (P42 / nmc), monoclínica (P21 / c) y ortorrómbica (Pbca y Pnma).

También se sabe que la hafnia puede adoptar otras dos fases metaestables ortorrómbicas (grupo espacial Pca21 y Pmn21) en un amplio rango de presiones y temperaturas, presumiblemente las fuentes de ferroelectricidad observadas recientemente en películas delgadas de hafnia.

Películas delgadas de óxidos de hafnio , utilizados en los dispositivos semiconductores modernos, a menudo se depositan con una estructura amorfa (generalmente por deposición de capa atómica). Las posibles ventajas de la estructura amorfa llevaron a los investigadores a combinar óxido de hafnio con silicio (formando silicatos de hafnio) o con aluminio, que demostró aumentar la temperatura de cristalización del óxido. hafnio.

Hafnia se utiliza en recubrimientos ópticos y como dieléctrico de alto K en condensadores DRAM y en dispositivos semiconductores de óxido metálico avanzados. Los óxidos de hafnio Intel introdujo en 2007 para reemplazar el óxido de silicio como aislante de puerta en transistores de efecto de campo.

La ventaja de los transistores es su alta constante dieléctrica:la constante dieléctrica de HfO2 es 4-6 veces mayor que la de SiO2. La constante dieléctrica y otras propiedades dependen del método de deposición, la composición y la microestructura del material.

Óxido de hafnio

En los últimos años, óxido de hafnio está atrayendo un interés adicional como posible candidato para memorias de conmutación resistivas y una memoria ferroeléctrica compatible con CMOS.

Debido a su alto punto de fusión , la hafnia también se utiliza como material refractario en el aislamiento de dispositivos como termopares, donde puede funcionar a temperaturas de hasta 2500 ° C .

Películas multicapa de dióxido de hafnio sílice y otros materiales se han desarrollado para su uso en el enfriamiento pasivo de edificios. Las películas reflejan la luz solar e irradian calor en longitudes de onda que atraviesan la atmósfera de la Tierra y pueden tener temperaturas varios grados más frías que los materiales circundantes en las mismas condiciones.

Conclusión:

Gracias por leer nuestro artículo y esperamos que pueda ayudarlo a comprender mejor el óxido de hafnio y su estructura y aplicaciones. Si quieres saber más sobre hafnio y otros metales refractarios , puede visitar Metales refractarios avanzados (ARM) para obtener más información.

Con sede en Lake Forest, California, EE. UU., ARM es un fabricante y proveedor líder de metales refractarios en todo el mundo, que ofrece a los clientes productos de metales refractarios de alta calidad como tungsteno, molibdeno, tantalio, renio, titanio, y circonio a un precio muy competitivo.