酸化ハフニウム(IV)

酸化ハフニウム(IV)
名前
	IUPAC名酸化ハフニウム(IV)
	その他の名前二酸化; ハフニウム
識別子
CAS番号	12055-23-1 ;
3Dモデル（JSmol）	インタラクティブ画像;
ケムスパイダー	258363 ;
ECHA 情報カード	100.031.818
EC番号	235-013-2;
パブケム CID	292779;
ユニ	3C4Z4KG52T ;
CompTox ダッシュボード ( EPA )	DTXSID70893204;
	InChI InChI=1S/Hf.2O キー: CJNBYAVZURUTKZ-UHFFFAOYSA-N ; InChI=1/Hf.2O/rHfO2/c2-1-3 キー: CJNBYAVZURUTKZ-MSHMTBKAAI;
	笑顔 O=[Hf]=O;
プロパティ
化学式	二酸化フッ化水素2
モル質量	210.49グラム/モル
外観	オフホワイトの粉末
密度	9.68 g/cm 3、固体
融点	2,758 °C (4,996 °F; 3,031 K)
沸点	5,400 °C (9,750 °F; 5,670 K)
水への溶解度	不溶性の
磁化率（χ）	−23.0·10 −6 cm 3 /モル
熱化学
; 標準生成エンタルピー (Δ f H ⦵ 298 )	–1117 kJ/モル
危険
引火点	不燃性
関連化合物
その他の陽イオン	酸化チタン(IV) 酸化; ジルコニウム(IV)
関連化合物	窒化ハフニウム
	特に記載がない限り、データは標準状態（25 °C [77 °F]、100 kPa）の材料に関するものです。確認する（何ですか？）インフォボックス参照

酸化ハフニウム(IV)は、化学式HfOの無機化合物である。
₂二酸化ハフニウムまたはハフニアとしても知られるこの無色の固体は、ハフニウムの最も一般的な安定した化合物の1つです。これは、 5.3〜5.7 eVのバンドギャップを持つ電気絶縁体です。^[2]二酸化ハフニウムは、ハフニウム金属を生成するいくつかのプロセスの中間体です。

酸化ハフニウム(IV)は非常に不活性です。濃硫酸などの強酸や強塩基と反応します。フッ化水素酸にゆっくりと溶解してフルオロハフニウム酸アニオンを生成します。高温では、グラファイトまたは四塩化炭素の存在下で塩素と反応して四塩化ハフニウムを生成します。

構造

ハフニアは、典型的にはジルコニア(ZrO ₂ )と同じ構造をとる。すべての相で 6 配位の Ti を特徴とするTiO ₂とは異なり、ジルコニアとハフニアは 7 配位の金属中心からなる。立方晶蛍石(Fm 3 m)、正方晶 (P4 ₂ /nmc)、単斜晶 (P2 ₁ /c)、斜方晶 (Pbca および Pnma) など、さまざまな結晶相が実験的に観察されている。^[3]また、ハフニアは、圧力と温度の広い範囲で、他の 2 つの斜方晶系の準安定相 (空間群 Pca2 ₁および Pmn2 _{1 ) をとる可能性があることが知られており、}^[4]ハフニアの薄膜で観察される強誘電性の原因であると考えられる。^[5]

原子層堆積法で堆積したハフニウム酸化物の薄膜は通常結晶性である。半導体デバイスは非晶質膜の存在から恩恵を受けるため、研究者らはハフニウム酸化物をアルミニウムまたはシリコンと合金化し（ハフニウムケイ酸塩を形成）、ハフニウム酸化物よりも結晶化温度が高くなっている。^[6]

アプリケーション

ハフニアは光学コーティングに使用され、DRAMコンデンサや先進的な金属酸化物半導体デバイスの高誘電率誘電体としても使用されています。^[7]ハフニウムベースの酸化物は、電界効果トランジスタのゲート絶縁体としてシリコン酸化物の代替として2007年にIntelによって導入されました。^[8]トランジスタにとっての利点は、その高い誘電率です。HfO ₂の誘電率はSiO ₂の4～6倍です。^[9]誘電率やその他の特性は、材料の堆積方法、組成、微細構造によって異なります。

ハフニウム酸化物（ドープされたハフニウム酸化物や酸素欠乏ハフニウム酸化物も同様）は、抵抗スイッチングメモリ^[10]やCMOS互換の強誘電体電界効果トランジスタ（FeFETメモリ）やメモリチップの候補としてさらに注目を集めています。^[11]^[12]^[13]^[14]

ハフニアは融点が非常に高いため、熱電対などの機器の絶縁材として耐火材料としても使用され、最高2500℃の温度で動作します。^[15]

二酸化ハフニウム、シリカ、その他の材料の多層フィルムは、建物のパッシブ冷却に使用するために開発されています。このフィルムは太陽光を反射し、地球の大気を通過する波長で熱を放射し、同じ条件下で周囲の材料よりも数度低い温度を保つことができます。^[16]

参考文献

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^ 「Aaswath Raman | Innovators Under 35 | MIT Technology Review」2015年8月。 2015年9月2日閲覧。

[1] :10.1016/0021-9614(75)90076-2

[2] Bersch, Eric; et al. (2008). 「Si による超薄高 k 酸化膜のバンドオフセット」. Phys. Rev. B . 78 (8): 085114. Bibcode :2008PhRvB..78h5114B. doi :10.1103/PhysRevB.78.085114.

[3] V. Miikkulainen; et al. (2013). 「原子層堆積法で成長した無機膜の結晶性：概要と一般的な傾向」。Journal of Applied Physics . 113 (2). 表III. Bibcode :2013JAP...113b1301M. doi :10.1063/1.4757907.

[4] TDフアン; V. シャルマ; GA ロセッティジュニア; R. ランプラサド (2014)。「ハフニアの強誘電性への道」。物理的レビュー B . 90 (6): 064111.arXiv : 1407.1008。ビブコード:2014PhRvB..90f4111H。土井：10.1103/PhysRevB.90.064111。S2CID 53347579。

[5] TS Boscke (2011). 「ハフニウム酸化物薄膜の強誘電性」.応用物理学論文集. 99 (10): 102903. Bibcode :2011ApPhL..99j2903B. doi :10.1063/1.3634052.

[6] JH Choi; et al. (2011). 「ハフニウムベースの高誘電率材料の開発 - レビュー」.材料科学と工学: R. 72 ( 6): 97–136. doi :10.1016/j.mser.2010.12.001.

[7] H. ジュー; C. タン; LRCフォンセカ。 R. ランプラサド (2012)。「ハフニアベースのゲートスタックの ab initio シミュレーションにおける最近の進歩」。材料科学ジャーナル。47 (21): 7399–7416。Bibcode :2012JMatS..47.7399Z。土井：10.1007/s10853-012-6568-y。S2CID 7806254。

[8] Intel (2007 年 11 月 11 日)。「Intel のトランジスタ設計における根本的な進歩により、ムーアの法則とコンピューティング性能が拡張」。

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[HAF1-13] ^ TS Böscke、 J . Müller、D. Bräuhaus (2011 年 12 月 7 日)。「ハフニウム酸化物の強誘電性: CMOS 互換強誘電電界効果トランジスタ」。2011国際電子デバイス会議。IEEE。pp. 24.5.1–24.5.4。doi : 10.1109/IEDM.2011.6131606。ISBN 978-1-4577-0505-2。

[HFO1-14] ニヴォル・アーナー (2018年8月). HFO2 voll CMOS-kompatibel (ドイツ語)。エレクトロニク産業。

[15] 超高温特殊熱電対プローブ製品データ、Omega Engineering, Inc.、2008-12-03 取得

[16] 「Aaswath Raman | Innovators Under 35 | MIT Technology Review」2015年8月。 2015年9月2日閲覧。

構造

アプリケーション

参考文献

関連するトピック

IUPAC名

CAS番号

JSmol

ケムスパイダー