Оксид гафнію |
|
|
Маса |
3,5E−25 кг[1] |
Хімічна формула |
HfO₂[1] |
Канонічна формула SMILES |
O=[Hf]=O[1] |
Оксид гафнію(IV) — бінарна неорганічна сполука металу гафнію та кисню з формулою
HfO2, безбарвні кристали або білий порошок, нерозчинний у воді, з розчинів солей виділяється у вигляді кристалогідрату.
Отримання
Спалювання металевого гафнію у кисні:
- .
Дією перегрітої пари на металічний гафній:
- .
Розкладанням при нагріванні дигідроксид-оксиду гафнію(інші мови):
- .
Окисненням киснем хлориду гафнію(IV)(інші мови):
- .
Розкладанням при нагріванні оксид-дихлориду гафнію(інші мови):
- .
Розкладанням перегрітою па́рою оксид-дихлориду гафнію(інші мови):
- .
Піролізом оксалату, сульфату(інші мови) та інших солей гафнію:
- .
Фізичні властивості
Оксид гафнію (IV) являє собою безбарвні кристали, в дрібнодисперсному стані — білий порошок, що кристалізується в декількох кристалічних модифікаціях:
- Моноклінна сингонія, параметри комірки a = 0,511 нм, b = 0,514 нм, c = 0,528 нм, β = 99,73°, густина 9,68 г/см³, стійкий за температури нижче 1650 °С.
- Тетрагональна сингонія, параметри комірки a = 0,514 нм, c = 0,525 нм, густина 10,01 г/см³, стійкий при температурі від 1650 °С до ≈2500 °С.
- Кубічна сингонія, параметри комірки a = 0,511 нм, густина10,43 г/см³, стійкий за температури вище ~2500 °С.
Не розчиняється у воді, р ПР = 63,94.
Діоксид гафнію є малопридатним матеріалом для промислового виробництва через присутність в ньому кисню, незначні домішки якого негативно впливають на механічні якості металу – метал стає дуже крихким, погано піддається обробці.
Застосування
Гафній використовується в оптичних покриттях(інші мови) і як діелектрик з високою діелектричною проникністю в конденсаторах DRAM і в передових пристроях метал-оксид-напівпровідник.[2] Оксиди на основі гафнію були представлені Intel у 2007 році як заміна оксиду кремнію в ізоляторі затвора в польових транзисторах.[3] Перевагою для транзисторів є його висока діелектрична проникність: діелектрична проникність HfO2 в 4-6 разів вища, ніж у SiO2.[4] Діелектрична проникність та інші властивості залежать від способу осадження, складу та мікроструктури матеріалу.
Оксид гафнію (а також легований і дефіцитний оксид гафнію) привертає додатковий інтерес як можливий кандидат для пам’яті з резистивним перемиканням[5] і CMOS-сумісних сегнетоелектричних польових транзисторів (пам’ять FeFET(інші мови)) і мікросхем пам’яті.[6][7][8][9]
Через свою дуже високу температуру плавлення гафній також використовується як вогнетривкий матеріал в ізоляції таких пристроїв, як термопари, де він може працювати при температурах до 2500 °C.[10]
Багатошарові плівки з діоксиду гафнію, кремнезему та інших матеріалів були розроблені для використання в пасивному охолодженні(інші мови) будівель. Плівки відбивають сонячне світло та випромінюють тепло на довжинах хвиль, які проходять через земну атмосферу, і можуть мати температуру на кілька градусів нижче, ніж навколишні матеріали за тих самих умов.[11]
Примітки