基本信息

性质

应用

基本信息

英文名：hafnium dioxide

IUPAC 名称：dioxohafnium

分子式：HfO₂

分子量：210.6

元素含量比重：O (oxygen) 15.2% 、Hf (hafnium) 84.8%

二氧化铪 分子结构

密度：9.68g/cm3

熔点：2850℃

摩尔质量：210.49 g/mol

CAS 号： 12055-23-1

蒸发压力：在2678℃时1Pa；在2875℃时10Pa

线膨胀系数：5.6×10-6/K

溶解度：不溶解于水

纯度:99.99

薄膜特性：透光范围～220～12000nm；折射率（250nm）～2.15 （500nm）～2

蒸发条件：用电子枪，氧分压～1～2×10-2Pa。蒸发温度～2600～2800℃，基片温度～250℃，蒸发速率2nm/s

应用领域:UV增透膜，干涉膜

性质

白色粉末，有单斜、四方和立方三种晶体结构。密度分别为10.3，10.1和10.43g/cm3。

熔点2780～2920K。沸点5400K。热膨胀系数5.8×10-6/℃。不溶于水、盐酸和硝酸，可溶于浓硫酸和氟氢酸。由硫酸铪、氯氧化铪等化合物热分解或水解制取。为生产金属铪和铪合金的原料。用作耐火材料、抗放射性涂料和催化剂。

应用

二氧化铪(HfO₂)是一种具有宽带隙和高介电常数的陶瓷材料，近来在工业界特别是微电子领域被引起极度的关注，由于它最可能替代目前硅基集成电路的核心器件金属氧化物半导体场效应管(MOSFET)的栅极绝缘层二氧化硅(SiO₂)，以解决目前MOSFET中传统SiO₂/Si结构的发展的尺寸极限问题。

我们采用第一原理的计算方法研究了二氧化铪的力学、相和热稳定性，晶格振动性质，以及由铝掺杂引起的复合缺陷态。其中理论预测了二氧化铪立方相、四交相和正交相的弹性常数，二氧化铪各相的声子色散曲线和态密度，以及二氧化铪中氧空位、间隙同铝替位形成的复合缺陷的形成能和杂质能级。这些计算结果同已有的实验结果和理论研究符合很好。另外，基于准谐近似，我们讨论了二氧化铪由于温度引起的相变。最后，我们着重讨论了二氧化铪中的点缺陷性质，以及铝掺杂对二氧化铪本征缺陷态的影响。