En pols d'òxid de Hafnium, Fórmula química HFO2. Pes molecular 210,49. Cristall cúbic blanc. Gravitat específica 9.68. Punt de fusió 2758 ± 25 graus. El punt d’ebullició és d’uns 5400 graus. El diòxid de Hafnium del sistema monoclínic es transforma en un sistema tetragonal en una atmosfera d’oxigen suficient a 1475 ~ 1600 graus. Insoluble en aigua i àcids inorgànics generals, però lentament solubles en l’àcid hidrofluoric. Reacciona amb l’àcid sulfúric concentrat o el sulfat d’àcid concentrat per formar el sulfat d’Hafnium [HF (SO4) 2]. Després de barrejar -se amb el carboni, s’escalfa i es clorina per formar tetraclorur de Hafnium (HFCL4), reacciona amb fluorosilicat de potassi per formar fluorohafni de potassi (K2HFF6) i reacciona amb carboni per formar HFC de carbur de HAFNIU per sobre de 1500 graus. Es prepara mitjançant una crema directa a alta temperatura de carbur de Hafnium, tetraclorur, sulfur, borur, nitrur o òxid hidratat.
|
Fórmula química |
HFO2 |
|
Massa exacta |
212 |
|
Pes molecular |
210 |
|
m/z |
212 (100.0%), 210 (77.8%), 209 (53.0%), 211 (38.8%), 208 (15.0%) |
|
Anàlisi elemental |
HF, 84,80; O, 15.20 |
Un mètode de preparació de zirconi baix d’alta puresaen pols d'òxid de Hafnium, els passos del mètode són els següents:
(1) Prepareu la solució qualificada de sulfat de Hafnium: Agafeu l’òxid d’Hafnium com a matèria primera i, a continuació, dissoleu -la mitjançant la fusió alcalí, la dissolució d’àcid clorhídric, la cristal·lització, l’eliminació de la impuresa, la precipitació, la filtració, l’assecat i després la dissolució per solució d’àcid sulfuric. Ajusteu la concentració H+, la concentració de HFO2 i la solució de sulfat de Hafnium en solució de sulfat de Hafnium;
(2) L'extractant està format per grau industrial N235 compost amb el grau industrial A1416 i el querosè sulfonat de grau industrial. Les fraccions de volum de cada component de l'extractant són les següents: N235: 20%, A1416: 7%, querosè sulfonat: 73%. L'extractant anterior s'utilitza per a l'extracció de tres etapes per separar el zirconi i l'Hafnium del líquid d'alimentació de sulfat de Hafnium per obtenir un baix residu d'extracció de sulfat de sulfat de zirconi.
(3) Després de l'extracció de tres etapes, el residu d'extracció de sulfat de zirconi baix de zirconi es precipita successivament per amoníac, esbandit, assecat, lixutat per àcid clorhídric, cristal·litzat i purificat, precipitat per amoníac, esbandida, assecada i calcinada per obtenir productes d'òxid d'òxid de zirconi de baixa puresa de baixa puresa.
La tecnologia de microelectrònica, com a nucli de la tecnologia de la informació moderna, té un paper crucial en la promoció del progrés social i del desenvolupament econòmic. La selecció de materials dielèctrics és crucial en el procés de fabricació de dispositius microelectrònics, ja que afecta directament el rendiment, la mida i el consum d’energia dels dispositius. El diòxid de Hafnium (HFO ₂), com a material d'òxid simple amb gran banda de banda i constant dielèctrica alta, ha rebut una atenció generalitzada en el camp de la microelectrònica en els darrers anys. Les seves propietats físiques i químiques úniques el converteixen en un potent material candidat per substituir les capes d’aïllament de diòxid de silici tradicional de silici (SiO2), aportant noves oportunitats per al desenvolupament de dispositius microelectrònics.
Característiques bàsiques
Propietats químiques
El diòxid de Hafnium és insoluble en aigua, àcid clorhídric i àcid nítric, però soluble en àcid sulfúric concentrat i àcid hidrofluòric. Aquesta estabilitat química permet al diòxid de Hafnium resistir la corrosió de diversos productes químics durant el procés de fabricació de dispositius microelectrònics, garantint la fiabilitat i l'estabilitat dels dispositius.
Propietats elèctriques
El diòxid de Hafnium té una constant dielèctrica alta, que és una de les característiques clau per a la seva aplicació generalitzada en el camp de la microelectrònica. L’elevada constant dielèctrica permet al diòxid de Hafnium proporcionar la mateixa capacitança que el diòxid de silici a un gruix més prim, reduint eficaçment la mida dels transistors i la millora de la integració del dispositiu. A més, el diòxid de Hafnium presenta característiques ferroelèctriques poc convencionals, que ofereixen esperança per a l’aplicació de la memòria ferroelèctrica no volàtil d’alta densitat de propera generació.
Antecedents de l'aplicació en el camp de la microelectrònica
Limitacions de la capa d’aïllament de la porta de diòxid de silici tradicional
En els dispositius microelectrònics tradicionals, el diòxid de silici s'ha utilitzat com a material de capa aïllant de la porta. No obstant això, amb el desenvolupament continu de la tecnologia de semiconductors, la mida dels transistors es redueix constantment i el gruix de la capa d’aïllament de la porta de diòxid de silici s’acosta gradualment al seu límit físic. Quan el gruix de la porta de diòxid de silici disminueix fins a un cert punt, la situació de fuites de la porta augmentarà significativament, provocant una disminució del rendiment del transistor i un augment del consum d’energia. A més, continuar utilitzant diòxid de silici com a material d’aïllament de la porta serà difícil satisfer la demanda de major rendiment i una mida menor en la propera generació de dispositius microelectrònics.
Avantatges com a material alternatiu
L’aparició deen pols d'òxid de HafniumProporciona una manera eficaç de resoldre els problemes anteriors. En comparació amb el diòxid de silici, el diòxid d’Hafnium té una constant dielèctrica més alta i pot proporcionar la mateixa capacitança a un gruix més prim, reduint efectivament la mida dels transistors. Mentrestant, el diòxid de Hafnium té una compatibilitat extremadament alta amb els processos de circuit integrat i es pot integrar fàcilment en els processos de fabricació microelectrònica existents. A més, les propietats ferroelèctriques del diòxid de Hafnium proporcionen noves possibilitats per a la seva aplicació en memòria no volàtil i altres camps.
Aplicacions específiques de diòxid de Hafnium en el camp de la microelectrònica
Material de capa dielèctrica alta k
(1) Millorar el rendiment del transistor
El diòxid d’Hafnium s’utilitza àmpliament en dispositius de semiconductors per fabricar capes dielèctriques d’alta K, substituint les capes d’aïllament de la porta tradicionals de SiO. La capa dielèctrica de gran K pot reduir eficaçment les fuites de la porta, millorar el corrent de conducció i la velocitat de commutació del transistor i millorar significativament el rendiment del transistor. Per exemple, quan Intel va introduir el procés de fabricació de 65 nanòmetres, tot i que havia fet tots els esforços per reduir el gruix de la porta de diòxid de silici dielèctric a 1,2 nanòmetres, la dificultat del consum d’energia i la dissipació de calor va augmentar quan el transistor es va reduir a la mida atòmica, donant lloc a residus actuals i energia de calor innecessària i la situació de fuites va augmentar significativament. Per solucionar aquest problema, Intel va utilitzar materials més gruixuts de K (materials basats en Hafnium) com a dielèctriques de la porta en lloc de diòxid de silici, reduint amb èxit les fuites en més de 10 vegades.
(2) Reduir la mida del dispositiu
Amb l’avançament continu dels nodes de procés avançats, els dispositius microelectrònics tenen requisits cada cop més elevats per a la mida. L’elevada constant dielèctrica del diòxid d’Hafnium li permet proporcionar una capacitança suficient a gruixos més prims, complint així la demanda de mides de dispositius que s’encongeixen contínuament. En comparació amb la generació anterior de 65 tecnologia de nanòmetres, el procés de nanòmetre 45 que utilitza diòxid de Hafnium a mesura que el dielèctric de la porta augmenta la densitat del transistor gairebé 2 vegades, permetent un augment del nombre total de transistors o una reducció de la mida del processador.
(3) Reduir el consum d'energia
L’aplicació de la capa dielèctrica de diòxid d’Hafnium també pot reduir eficaçment el consum d’energia de dispositius microelectrònics. Al reduir les fuites de la porta i augmentar la velocitat de commutació dels transistors, el diòxid de Hafnium pot reduir la pèrdua d’energia durant el funcionament del dispositiu, ampliar la durada de la bateria i millorar l’eficiència energètica dels equips.
Materials de memòria ferroelèctrica
(1) Descobriment i perspectives d'aplicació de ferroelectricitat
El 2011, l’equip de R + D de l’inici de materials electrònics de Namlab fundat per Qimonda Semiconductor Company i la Universitat de Tecnologia de Dresden a Alemanya van preparar HFO ₂ Films primes dopades amb diòxid de silici amb un gruix de menys de 10 NM a través de la tecnologia de deposició de capes atòmiques i va observar el bucle d’histèresi únic de materials ferroelèctrics per primer cop en experimentacions. Aquest descobriment va establir les bases per a l'aplicació de diòxid de Hafnium en el camp de la memòria ferroelèctrica. La memòria ferroelèctrica té els avantatges de la lectura i escriptura no volàtil, d’alta velocitat i un baix consum d’energia, i es considera una direcció important de desenvolupament per a la propera generació de memòria.
(2) Principi de treball de la memòria ferroelèctrica
La memòria ferroelèctrica utilitza la ferroelectricitat dels materials ferroelèctrics per emmagatzemar i llegir dades. Els materials ferroelèctrics tenen característiques de polarització espontània i la direcció de polarització es pot revertir sota l’acció d’un camp elèctric extern. A la memòria ferroelèctrica, la direcció de polarització dels materials ferroelèctrics es canvia aplicant diferents camps elèctrics per representar diferents estats de dades (com ara "0" i "1"). A causa de l'estat de polarització estable dels materials ferroelèctrics fins i tot després de l'eliminació d'un camp elèctric extern, la memòria ferroelèctrica té propietats no volàtils.
(3) Avantatges de la memòria ferroelèctrica de diòxid de Hafnium
En comparació amb els materials ferroelèctrics tradicionals, la memòria ferroelèctrica de diòxid de diòxid té els avantatges següents:
Bona compatibilitat amb la tecnologia CMOS: el diòxid de Hafnium es pot integrar fàcilment en els processos existents de fabricació de CMOS, reduint els costos de fabricació i la dificultat del procés.
Mida petita: el diòxid de Hafnium pot aconseguir ferroelèctrica a gruixos més prims, cosa que és beneficiós per reduir la mida de la memòria i millorar la integració.
Rendiment estable: el diòxid de Hafnium té una bona estabilitat química i tèrmica, que pot mantenir un rendiment estable en entorns durs i millorar la fiabilitat de la memòria.
(4) Progrés de la investigació i estat de l'aplicació
En els darrers anys, s’han avançat significatius en l’estudi de la ferroelectricitat del diòxid d’Hafnium. Ja hi ha empreses a l'estranger que han produït dispositius de prototips per a la memòria ferroelèctrica basada en HFO, i diverses empreses estableixen el desenvolupament de circuits lògics integrats tridimensionals. En el camp de la investigació científica bàsica, hi ha una quantitat creixent de treballs sobre la ferroelectricitat de l’HFO ₂, i l’origen, la transició de fase estructural, la fabricació de dispositius i les aplicacions energètiques de la seva ferroelectricitat són les principals direccions de recerca. No obstant això, actualment la memòria ferroelèctrica de diòxid de Hafnium continua en la investigació i la fase experimental, i encara hi ha una certa distància per recórrer aplicacions comercials a gran escala.
Altres aplicacions de dispositius microelectrònics
(1) Ceràmica dielèctrica
També es pot utilitzar per fabricar ceràmica dielèctrica, que tenen aïllament, filtratge i altres rols en dispositius microelectrònics. El seu alt rendiment dielèctric i un excel·lent rendiment d’aïllament permeten a les ceràmiques dielèctriques mantenir un bon rendiment en entorns durs com ara alta freqüència i alta temperatura, millorant la fiabilitat i l’estabilitat dels dispositius microelectrònics.
(2) Microcapacitors
En els circuits microelectrònics, els condensadors són un component important. El diòxid de Hafnium es pot utilitzar per fabricar micro condensadors, proporcionant valors de capacitança estables per als circuits. En comparació amb els materials de condensadors tradicionals, els condensadors de diòxid de diòxid de Hafnium tenen avantatges com el volum reduït, el valor de la capacitat gran i el rendiment estable, que són beneficiosos per millorar la integració i el rendiment dels circuits.
(3) Materials de recobriment
Té una bona resistència al desgast i resistència a la corrosió i es pot utilitzar com a material de recobriment per fabricar dispositius microelectrònics. Per exemple, el recobriment d’una capa de diòxid d’Hafnium a la superfície d’un xip semiconductor pot protegir el xip de l’erosió ambiental externa, millorar la fiabilitat i la vida útil del xip.
En pols d'òxid de Hafnium, com a material d'òxid simple amb un ampli grup de banda, una constant dielèctrica alta i característiques de ferroelectricitat, té àmplies perspectives d'aplicació en el camp de la microelectrònica. Com a material de capa dielèctrica d’alta K, pot millorar eficaçment el rendiment dels transistors, reduir la mida del dispositiu i un consum d’energia menor; Com a material de memòria ferroelèctrica, aporta noves oportunitats per al desenvolupament de la propera generació de memòria no volàtil. Tanmateix, les aplicacions en el camp de la microelectrònica també s’enfronten a alguns reptes tècnics, com ara el control de transició de fase, problemes d’interfície, tècniques de dopatge i processos de preparació. Mitjançant la innovació i la investigació tecnològiques contínues, es preveu que aquests reptes es resolguin. En el futur, amb la demanda creixent de dispositius de major rendiment i de mida menor a la indústria dels semiconductors, així com el ràpid desenvolupament de la nova energia, la tecnologia optoelectrònica i la protecció ambiental, l’aplicació en el camp de la microelectrònica continuarà expandint -se i aprofundint, fent contribucions importants per promoure el desenvolupament de la tecnologia de microelectrònica.
Etiquetes populars: Hafnium Oxide Powder CAS 12055-23-1, proveïdors, fabricants, fàbrica, a l'engròs, compra, preu, a granel, a la venda