酸化さんかハフニウム(IV)

酸化さんかハフニウム(IV)
	IUPAC名めい Hafnium(IV) oxide
	別称べっしょう二酸化にさんかハフニウム; ハフニア
識別しきべつ情報じょうほう
CAS登録とうろく番号ばんごう	12055-23-1
ChemSpider	258363
	SMILES O=[Hf]=O;
	InChI InChI=1S/Hf.2O Key: CJNBYAVZURUTKZ-UHFFFAOYSA-N; InChI=1/Hf.2O/rHfO2/c2-1-3 Key: CJNBYAVZURUTKZ-MSHMTBKAAI;
特性とくせい
化学かがく式しき	HfO2
モル質量しつりょう	210.49 g/mol
外観がいかん	無色むしょく粉末ふんまつ
密度みつど	9.68 g/cm3, 固体こたい
融点ゆうてん	2758 ℃
沸点ふってん	5400 ℃
水みずへの溶解ようかい度ど	不溶性ふようせい
危険きけん性せい
引火いんか点てん	不燃ふねん性せい
関連かんれんする物質ぶっしつ
その他たの陽ひイオン	酸化さんかチタン(IV); ジルコニア
	特記とっきなき場合ばあい、データは常温じょうおん (25 °C)・常つね圧あつ (100 kPa) におけるものである。

酸化さんかハフニウム(IV)(Hafnium(IV) oxide、ハフニア)とは、化学かがく式しきHfO₂であらわされる無機むき化合かごう物ぶつである。無色むしょくの固体こたいであり、ハフニウムの化合かごう物ぶつのなかでは比較的ひかくてき安定あんていな化合かごう物ぶつの一ひとつである。バンドギャップはおよそ6 eVで絶縁ぜつえん体たい。金属きんぞくハフニウムを得えるための反応はんのう過程かていの中なか間あいだ体たいである。反応はんのう性せいは低ひくく、濃こ硫酸りゅうさんのような強つよ酸さんや強つよ塩基えんきでないと反応はんのうしない。フッ酸さんには徐々じょじょに溶解ようかいしてフルオロハフニウム酸さんアニオンを与あたえる。高温こうおん条件じょうけんにおいて、炭素たんそもしくは四よん塩化えんか炭素たんそ存在そんざい下かで塩素えんそと反応はんのうさせることによって塩化えんかハフニウム(IV)が得えられる。

用途ようと

酸化さんかハフニウム(IV)は、光学こうがくコーティングやDRAM コンデンサの高こう誘電ゆうでん率りつゲート絶縁ぜつえん膜まくに用もちいられる。

酸化さんかハフニウム(IV)および酸化さんかハフニウム(IV)を含ふくむ複ふく合ごう物ぶつは、電界でんかい効果こうかトランジスタのゲート絶縁ぜつえん膜まく素材そざいである二酸化にさんかケイ素けいそに代かわる新しん素材そざいの有力ゆうりょくな候補こうほとして研究けんきゅうが進すすめられている^[1]^[2]。酸化さんかハフニウム(IV)がトランジスタ材料ざいりょうとして有用ゆうようである理由りゆうはその高たかい誘電ゆうでん率りつにあり、二酸化にさんかケイ素けいその誘電ゆうでん率りつが3.9であるのに対たいして酸化さんかハフニウム(IV)は25と6倍ばい以上いじょうの誘電ゆうでん率りつを持もつためである^[3]。

また、カーボンナノチューブを利用りようしたNVRAMにおいても、二酸化にさんかケイ素けいそに代かわる絶縁ぜつえん膜まくとして用もちいられている。絶縁ぜつえん膜まく素材そざいを二酸化にさんかケイ素けいそから酸化さんかハフニウム(IV)に代かえることによってメモリへのアクセス時間じかんが数すうミリ秒びょうから100ナノ秒びょうにまで減少げんしょうし、それによってNVRAMへの時間じかん当あたりの潜在せんざい的てきな読よみ書かき能力のうりょくが100,000倍ばい向上こうじょうする^[4]。

さらに、IBMおよびインテルの将来しょうらいの集積しゅうせき回路かいろのサブストレート基盤きばん素材そざいとして選えらばれ、論理ろんり密度みつどおよびクロックスピードが向上こうじょうし、電気でんき消費しょうひ量りょうが低減ていげんされる^[5]。

他たの分野ぶんやでの用途ようととしては、酸化さんかハフニウム(IV)の非常ひじょうに高たかい融点ゆうてんを利用りようして熱ねつ電でん対たいなどの絶縁ぜつえん性せい耐たい熱ねつ材ざいとして利用りようされ、2500 ℃まで機能きのう性せいを失うしなわずに耐たえることができる^[6]。

出典しゅってん

^ Byoung Hun Lee, Laegu Kang, Renee Nieh, Wen-Jie Qi, and Jack C. Lee (2000), “Thermal stability and electrical characteristics of ultrathin hafnium oxide gate dielectric reoxidized with rapid thermal annealing”, Appl. Phys. Lett. 76 (14): pp. 1926 doi:10.1063/1.126214
^ Kingsuk Maitra, Martin M. Frank, Vijay Narayanan, Veena Misra, and Eduard A. Cartier (2007), “Impact of metal gates on remote phonon scattering in titanium nitride/hafnium dioxide n-channel metal–oxide–semiconductor field effect transistors–low temperature electron mobility study”, J. Appl. Phys. 102 (11): pp. 114507 doi:10.1063/1.2821712
^ G. D. Wilk, R. M. Wallace, and J. M. Anthony (2001), “High-κかっぱ gate dielectrics: Current status and materials properties considerations”, J. Appl. Phys. 89 (10): pp. 5243 doi:10.1063/1.1361065
^ Nanotube memory flashes past silicon NewScientist, Article written 05 February 2009 by David Robson 最終さいしゅう更新こうしん確認かくにん: 2010-10-31（英語えいご）
^ "Intel Says Chips Will Run Faster, Using Less Power", New York Times, 2007-01-27 最終さいしゅう更新こうしん確認かくにん: 2010-10-31（英語えいご）
^ Very High Temperature Exotic Thermocouple Probes product data, Omega Engineering, Inc., 最終さいしゅう更新こうしん確認かくにん: 2010-10-31（英語えいご）

[1] Byoung Hun Lee, Laegu Kang, Renee Nieh, Wen-Jie Qi, and Jack C. Lee (2000), “Thermal stability and electrical characteristics of ultrathin hafnium oxide gate dielectric reoxidized with rapid thermal annealing”, Appl. Phys. Lett. 76 (14): pp. 1926 doi:10.1063/1.126214

[2] Kingsuk Maitra, Martin M. Frank, Vijay Narayanan, Veena Misra, and Eduard A. Cartier (2007), “Impact of metal gates on remote phonon scattering in titanium nitride/hafnium dioxide n-channel metal–oxide–semiconductor field effect transistors–low temperature electron mobility study”, J. Appl. Phys. 102 (11): pp. 114507 doi:10.1063/1.2821712

[3] G. D. Wilk, R. M. Wallace, and J. M. Anthony (2001), “High-κかっぱ gate dielectrics: Current status and materials properties considerations”, J. Appl. Phys. 89 (10): pp. 5243 doi:10.1063/1.1361065

[4] Nanotube memory flashes past silicon NewScientist, Article written 05 February 2009 by David Robson 最終さいしゅう更新こうしん確認かくにん: 2010-10-31（英語えいご）

[5] "Intel Says Chips Will Run Faster, Using Less Power", New York Times, 2007-01-27 最終さいしゅう更新こうしん確認かくにん: 2010-10-31（英語えいご）

[6] Very High Temperature Exotic Thermocouple Probes product data, Omega Engineering, Inc., 最終さいしゅう更新こうしん確認かくにん: 2010-10-31（英語えいご）

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表ひょう話はなし編へん歴れきハフニウムの化合かごう物ぶつ
二元にげん化合かごう物ぶつ	HfB₂ HfBr₂ HfBr₃ HfBr₄ HfC HfCl₂ HfCl₃ HfCl₄ HfF₄ HfI₃ HfI₄ HfN HfO₂ HfS₂
多元たげん化合かごう物ぶつ	Hf(NO₃)₄ Hf(OH)₄ HfSiO₄ Hf(SO₄)₂ Ta_xHf_1-xC_y
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