Óxido de hafnio (IV)
El óxido de hafnio (IV) es el compuesto inorgánico de fórmula HfO
2. También conocido como dióxido de hafnio o hafnia, este sólido incoloro es uno de los compuestos más comunes y estables del hafnio. Es un aislante eléctrico con una banda prohibida de 5.3 ~ 5.7 eV .[2] El dióxido de hafnio es mediador en algunos procesos que dan como resultado hafnio metálico.
| Óxido de hafnio | ||
|---|---|---|
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| General | ||
| Fórmula molecular | HfO2 | |
| Identificadores | ||
| Número CAS | 12055-23-1[1] | |
| ChemSpider | 258363 | |
| PubChem | 292779 | |
| UNII | 3C4Z4KG52T | |
| Propiedades físicas | ||
| Masa molar | 211,936379 g/mol | |
El óxido de hafnio (IV) es bastante inerte. Reacciona con ácidos fuertes como el ácido sulfúrico concentrado y con bases fuertes. Se disuelve lentamente en ácido fluorhídrico para dar aniones fluorohafnato. A temperaturas elevadas, reacciona con el cloro en presencia de grafito o tetracloruro de carbono para dar tetracloruro de hafnio .
Estructura
El hafnio adopta típicamente la misma estructura que la zirconia (ZrO2). A diferencia del TiO2, que presenta Ti de seis coordenadas en todas las fases, la zirconia y el hafnio constan de centros metálicos de siete coordenadas. Se han observado experimentalmente una variedad de otras fases cristalinas, que incluyen fluorita cúbica (Fm3m), tetragonal (P42/nmc), monoclínica (P21/c) y ortorrómbica (Pbca y Pnma).[3] También se sabe que el hafnio puede adoptar otras dos fases metaestables ortorrómbicas (grupo espacial Pca21 y Pmn21) en un amplio rango de presiones y temperaturas,[4] presumiblemente siendo las fuentes de la ferroelectricidad observada en películas delgadas de hafnio.[5]
Las películas delgadas de óxidos de hafnio depositadas por la deposición de la capa atómica suelen ser cristalinas. Debido a que los dispositivos semiconductores se benefician de tener películas amorfas presentes, los investigadores han producido aleaciones de óxido de hafnio con aluminio o silicio (formando silicatos de hafnio), que tienen una temperatura de cristalización más alta que el óxido de hafnio.[6]
Aplicaciones
El hafnio se utiliza en recubrimientos ópticos y como dieléctrico de alto κ en condensadores DRAM y en dispositivos semiconductores avanzados de óxido metálico.[7] Los óxidos a base de hafnio fueron introducidos por Intel en 2007 como un reemplazo del óxido de silicio como aislante de puerta (gate) en transistores de efecto de campo .[8] La ventaja de los transistores es su alta constante dieléctrica : la constante dieléctrica del HfO 2 es 4-6 veces mayor que la del SiO 2 .[9] La constante dieléctrica y otras propiedades dependen del método de deposición, composición y microestructura del material.
El óxido de hafnio (así como el óxido de hafnio dopado y deficiente en oxígeno) atrae un interés adicional como posible candidato para la construcción de memorias de conmutación resistiva,[10] así como transistores de efecto de campo ferroeléctrico compatibles con CMOS (memoria FeFET ) y chips de memoria.[11][12][13][14]
Debido a su alto punto de fusión, el hafnio también se utiliza como material refractario en el aislamiento de dispositivos como termopares, donde puede operar a temperaturas de hasta 2500 °C.[15]
Se han desarrollado películas de varias capas de dióxido de hafnio, sílice y otros materiales para su uso en la refrigeración pasiva 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.[16]
Referencias
Datos: Q418740
