Hafniumoxid
Eigenschaften
Chemische Formel: HfO₂
Bezeichnung: Hafniumoxid / Hafnium(IV)-oxid
CAS-Nr.: 12055-23-1
Molare Masse: 210,49 g/mol
Dichte: 9,68 g/cm³
Schmelzpunkt: ca. 2.758 °C
Siedepunkt: ca. 5.400 °C
Farbe: weiß
Form: feines Pulver oder dicht gesinterter Formkörper
Dielektrizitätskonstante: ca. 25
Bandlücke: ca. 5,3-5,7 eV
Brechungsindex: ca. 2,1
Hafniumoxid (HfO₂) ist eine anorganische Verbindung und zählt zu den wichtigen High-k-Dielektrika der modernen Halbleitertechnik. Darüber hinaus wird das Material in anspruchsvollen Hochtemperatur-Keramiksystemen eingesetzt. Es liegt als feines, geruchloses weißes Pulver oder als dicht gesinterter Formkörper vor und zeichnet sich durch eine außergewöhnlich hohe thermische Stabilität aus.
Bei Raumtemperatur kristallisiert HfO₂ überwiegend in einer monoklinen Struktur. Bei höheren Temperaturen erfolgt der Übergang in eine tetragonale Phase ab etwa 1.700 °C und bei nochmals höheren Temperaturen in eine kubische Phase. Hafniumoxid ist chemisch sehr inert und in Wasser, alkoholischen Medien sowie den meisten Säuren praktisch unlöslich. Löslichkeit besteht unter anderem in Flusssäure sowie konzentrierter heißer Schwefelsäure.
Eine der wichtigsten Eigenschaften von Hafniumoxid ist seine hohe Dielektrizitätskonstante von etwa 25 in Kombination mit einer breiten Bandlücke von ungefähr 5,3 bis 5,7 eV. Dadurch eignet sich HfO₂ für sehr dünne Isolationsschichten in Feldeffekttransistoren, bei denen geringe Leckströme und gleichzeitig hohe Kapazitäten erforderlich sind.
Hafniumoxid besitzt außerdem einen hohen Brechungsindex von etwa 2,1 und eine gute optische Transparenz vom nahen UV- bis in den mittleren Infrarotbereich. Diese Eigenschaften ermöglichen den Einsatz in Interferenzfiltern, Laserspiegeln und anspruchsvollen optischen Mehrschichtsystemen.
Die industrielle Herstellung von Hafniumoxid kann durch thermische Zersetzung von Hafniumnitrat oder Hafniumoxalat erfolgen. Für funktionale Dünnschichten in der Mikroelektronik wird außerdem Atomic Layer Deposition (ALD) unter Verwendung flüchtiger Hafnium-Precursor eingesetzt.
Hafnium und seine Verbindungen spielen insbesondere in der Mikroelektronik, optischen Beschichtungstechnik, Spezialkeramik, Sensorik und Hochtemperaturtechnik eine wichtige Rolle. Möchten Sie Hafniumoxid oder Hafnium kaufen? Bei Auremo können Sie verfügbare Reinheiten, Lieferformen und Lieferbedingungen anfragen. Der Hafnium Preis beziehungsweise der Preis für Hafnium bezieht sich vor allem auf das Metall, während der Hafniumoxid Preis von Reinheit, Lieferform und Bestellmenge abhängt.
Vorteile
• Hohe Dielektrizitätskonstante für High-k-Anwendungen
• Reduzierung von Leckströmen in dünnen Isolationsschichten
• Außergewöhnlich hohe thermische Stabilität
• Schmelzpunkt von etwa 2.758 °C
• Breite Bandlücke von etwa 5,3-5,7 eV
• Hoher Brechungsindex von etwa 2,1
• Gute optische Transparenz vom nahen UV- bis zum mittleren IR-Bereich
• Hohe chemische Beständigkeit
Anwendungsbereiche
• High-k-Dielektrika in der Mikroelektronik
• Integrierte Schaltkreise, CPUs und GPUs
• DRAM- und RRAM-Strukturen
• Feldeffekttransistoren
• Optische Interferenzfilter
• Laserspiegel
• Antireflexbeschichtungen
• Spezial- und Feuerfestkeramik
• Thermische Barriereschichten
• Tiegel für hochreine Spezialsynthesen
• Schneidkeramik
• Neutronenabsorbierende Materialien
• Funktionale Dünnschicht-Gassensoren
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