氧化铪是一种具有重要应用价值的无机化合物,以下是关于它的详细介绍:
基本信息
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化学式:HfO₂
英文名:Hafnium (IV) oxide 或 Hafnium dioxide
分子量:210.49
理化性质
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外观:通常为白色或淡黄色粉末,在高温下可形成单斜晶系、四方晶系或立方晶系的晶体结构。
熔点:约 2758℃,熔点较高,这使得它在高温环境下具有较好的稳定性。
沸点:约 4600℃,高沸点使其能在许多高温工艺中保持稳定。
密度:约 9.68g/cm³,密度相对较大。
溶解性:不溶于水和一般的有机溶剂,也不溶于稀酸和碱溶液,但能溶于浓的氢氟酸和浓硫酸等强酸中。
主要用途
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电子工业
作为高介电常数材料:在半导体制造中,随着芯片尺寸不断缩小,传统的二氧化硅绝缘材料已难以满足需求。氧化铪具有较高的介电常数,可用于替代二氧化硅作为金属 - 氧化物 - 半导体场效应晶体管(MOSFET)中的栅极绝缘层材料,能够有效减少漏电流,提高晶体管的性能和集成度。
用于制作薄膜材料:通过物理气相沉积或化学气相沉积等技术,可将氧化铪制成高质量的薄膜,用于集成电路中的绝缘层、扩散阻挡层等,有助于提高芯片的可靠性和稳定性。
光学领域
光学镀膜:由于氧化铪具有合适的折射率和良好的光学透明性,常被用于光学镀膜领域,可作为增透膜、反射膜、滤光片等的重要组成材料,能够提高光学元件的光学性能,如减少光反射、提高光透过率等。
激光材料:在一些激光系统中,氧化铪可作为掺杂基质材料,与其他稀土离子等掺杂剂结合,用于制备高性能的激光晶体或玻璃,实现激光的产生和放大。
其他应用
陶瓷材料:添加氧化铪可以改善陶瓷的性能,如提高陶瓷的硬度、韧性和耐高温性能等,使其广泛应用于刀具、磨具、耐火材料等领域。
催化剂:氧化铪及其复合物可作为催化剂或催化剂载体,在一些化学反应中发挥重要作用,如在石油化工中的加氢反应、裂解反应等过程中,能够提高反应的活性和选择性。
作为高介电常数材料:在半导体制造中,随着芯片尺寸不断缩小,传统的二氧化硅绝缘材料已难以满足需求。氧化铪具有较高的介电常数,可用于替代二氧化硅作为金属 - 氧化物 - 半导体场效应晶体管(MOSFET)中的栅极绝缘层材料,能够有效减少漏电流,提高晶体管的性能和集成度。
用于制作薄膜材料:通过物理气相沉积或化学气相沉积等技术,可将氧化铪制成高质量的薄膜,用于集成电路中的绝缘层、扩散阻挡层等,有助于提高芯片的可靠性和稳定性。
光学镀膜:由于氧化铪具有合适的折射率和良好的光学透明性,常被用于光学镀膜领域,可作为增透膜、反射膜、滤光片等的重要组成材料,能够提高光学元件的光学性能,如减少光反射、提高光透过率等。
激光材料:在一些激光系统中,氧化铪可作为掺杂基质材料,与其他稀土离子等掺杂剂结合,用于制备高性能的激光晶体或玻璃,实现激光的产生和放大。
陶瓷材料:添加氧化铪可以改善陶瓷的性能,如提高陶瓷的硬度、韧性和耐高温性能等,使其广泛应用于刀具、磨具、耐火材料等领域。
催化剂:氧化铪及其复合物可作为催化剂或催化剂载体,在一些化学反应中发挥重要作用,如在石油化工中的加氢反应、裂解反应等过程中,能够提高反应的活性和选择性。
制备方法返回搜狐,查看更多
化学沉淀法:通常以铪的盐溶液(如四氯化铪)为原料,与沉淀剂(如氨水、氢氧化钠等)反应,生成氢氧化铪沉淀,然后经过过滤、洗涤、干燥和煅烧等工艺,得到氧化铪产品。
溶胶 - 凝胶法:利用铪的有机或无机化合物在有机溶剂中发生水解和缩聚反应,形成溶胶,再经过凝胶化、干燥和煅烧等过程,制备出氧化铪。该方法可以制备出高纯度、粒径均匀的氧化铪粉末或薄膜。
物理气相沉积法:在高温下将铪金属蒸发,然后与氧气混合,在基底表面发生化学反应,沉积形成氧化铪薄膜。这种方法常用于制备高质量的氧化铪薄膜,在电子器件制造等领域有重要应用。