Hafnium dioksida

Dikenal juga sebagai hafnia, padatan tak berwarna ini adalah salah satu senyawa hafnium yang paling umum dan stabil. Ini adalah isolator listrik dengan celah pita antara 5,3 ~ 5,7 eV. Hafnium dioksida adalah zat antara dalam beberapa proses yang menghasilkan logam hafnium.

Hafnium(IV) oksida cukup inert. Ia bereaksi dengan asam kuat seperti asam sulfat pekat dan dengan basa kuat. Ia larut perlahan dalam asam fluorida membentuk anion fluorohafnat. Pada suhu tinggi, ia bereaksi dengan klorin dengan adanya grafit atau karbon tetraklorida untuk menghasilkan hafnium tetraklorida.

Struktur 
Hafnia mengadopsi struktur yang sama dengan zirkonia (ZrO2). Tidak seperti TiO2, yang memiliki Ti enam koordinasi dalam semua fase, zirkonia dan hafnia terdiri dari pusat logam dengan tujuh koordinasi. Berbagai fase kristal telah diamati secara eksperimental, termasuk kubik (Fm-3m), tetragonal (P42/nmc), monoklinik (P21/c) dan ortorombik (Pbca dan Pnma). Diketahui pula bahwa hafnia dapat mengadopsi dua fase metastabil ortorombik lainnya (kelompok ruang Pca21 dan Pmn21) pada berbagai tekanan dan suhu, mungkin menjadi sumber ferroelectricity yang baru-baru ini teramati pada film tipis hafnia.

Film tipis hafnium oksida, yang digunakan pada perangkat semikonduktor modern, sering diendapkan dengan struktur amorf (biasanya oleh deposisi lapisan atom). Potensi manfaat struktur amorf telah memicu peneliti untuk memadukan hafnium oksida dengan silikon (membentuk hafnium silikat) atau aluminium, untuk meningkatkan suhu kristalisasi hafnium oksida.

Aplikasi 
Hafnia digunakan dalam lapisan optik, dan sebagai kapasitor dielektrik κ tinggi] pada kapasitor DRAM dan di perangkat semikonduktor logam oksida modern. Oksida berbasis Hafnium diperkenalkan oleh Intel pada tahun 2007 sebagai pengganti silikon oksida sebagai isolator gerbang dalam transistor efek–medan. Keuntungan transistor jenis ini adalah konstanta dielektrik yang tinggi: monstanta dielektrik HfO2 adalah 4–6 kali lebih tinggi daripada SiO2. Konstanta dielektrik dan sifat lainnya bergantung pada metode deposisi, komposisi dan struktur mikro material.

Dalam beberapa tahun terakhir, hafnium oksida (baik yang didoping maupun kekurangan oksigen) menarik minat tambahan sebagai calon pengganti memori resistif.

Mengingat titik leburnya yang sangat tinggi, hafnia juga digunakan sebagai bahan refraktori dalam isolasi perangkat seperti termokopel, yang dapat beroperasi pada suhu sampai dengan 2500 °C.

Film multilapis dari hafnium dioksida, silika, dan bahan lainnya telah dikembangkan untuk digunakan sebagai pendingin pasif pada bangunan. Film-film tersebut memantulkan sinar matahari dan memancarkan panas pada panjang gelombang yang melewati atmosfer bumi, dan dapat memiliki suhu beberapa derajat lebih dingin daripada bahan di sekitarnya di bawah kondisi yang sama.

Referensi 

Dielektrik k tinggi
Oksida logam transisi