Hafnium dioksida: Perbedaan antara revisi

{{SenyawaAnorganik|Hafnium(IV) oksida|[[Hafnium|Hf]][[Oksigen|O]]{{sub|2}}}}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]]<!--[[:en:Band gap]]--> antara 5,3 ~ 5,7 [[Elektron volt|eV]].<ref>{{cite journal |last=Bersch |first=Eric |title=Band offsets of ultrathin high-k oxide films with Si |url=http://journals.aps.org/prb/abstract/10.1103/PhysRevB.78.085114 |journal=Phys. Rev. B |volume=78 |pages=085114 |doi=10.1103/PhysRevB.78.085114 |display-authors=etal |access-date=2017-05-29 |archive-date=2023-05-23 |archive-url=https://web.archive.org/web/20230523064547/https://journals.aps.org/prb/abstract/10.1103/PhysRevB.78.085114 |dead-url=no }}</ref> Hafnium dioksida adalah zat antara dalam beberapa proses yang menghasilkan logam hafnium.

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).<ref>Table III, {{cite journal |author=V. Miikkulainen |year=2013 |journal=[[Journal of Applied Physics]] |title=Crystallinity of inorganic films grown by atomic layer deposition: Overview and general trends |url=http://scitation.aip.org/content/aip/journal/jap/113/2/10.1063/1.4757907 |publisher= |volume=113 |issue= |pages=021301 |doi=10.1063/1.4757907 |pmc= |pmid= |display-authors=etal |access-date=2017-05-29 |archive-date=2016-04-26 |archive-url=https://web.archive.org/web/20160426222652/http://scitation.aip.org/content/aip/journal/jap/113/2/10.1063/1.4757907 |dead-url=no }}</ref> Diketahui pula bahwa hafnia dapat mengadopsi dua fase metastabil ortorombik lainnya (kelompok ruang Pca2₁ dan Pmn2₁) pada berbagai tekanan dan suhu,<ref>{{cite journal |author1=T. D. Huan |author2=V. Sharma |author3=G. A. Rossetti, Jr. |author4=R. Ramprasad |year=2014 |journal=[[Physical Review B]] |title=Pathways towards ferroelectricity in hafnia |url=http://dx.doi.org/10.1103/PhysRevB.90.064111 |volume=90 |pages=064111 |doi=10.1103/PhysRevB.90.064111 |access-date=2017-05-29 |archive-date=2023-08-12 |archive-url=https://web.archive.org/web/20230812224709/https://journals.aps.org/prb/abstract/10.1103/PhysRevB.90.064111 |dead-url=no }}</ref> mungkin menjadi sumber ''ferroelectricity'' yang baru-baru ini teramati pada film tipis hafnia.<ref>{{cite journal |author= T. S. Boscke |year=2011 |journal=[[Applied Physics Letters]] |title=Ferroelectricity in hafnium oxide thin films |url=http://dx.doi.org/10.1063/1.3634052 |volume=99 |pages=102903 |doi=10.1063/1.3634052 |access-date=2017-05-29 |archive-date=2023-08-12 |archive-url=https://web.archive.org/web/20230812224710/https://pubs.aip.org/aip/apl/article-abstract/99/10/102903/121850/Ferroelectricity-in-hafnium-oxide-thin-films?redirectedFrom=fulltext |dead-url=no }}</ref>

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.<ref>{{cite journal |author=J.H. Choi |year=2011 |journal=Materials Science and Engineering: R |title=Development of hafnium based high-k materials—A review |url=http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0927796X10001683 |publisher= |volume=72 |issue=6 |pages=97–136 |doi=10.1016/j.mser.2010.12.001 |pmc= |pmid= |display-authors=etal |access-date=2017-05-29 |archive-date=2015-09-24 |archive-url=https://web.archive.org/web/20150924181532/http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0927796X10001683 |dead-url=no }}</ref>

Hafnia digunakan dalam [[lapisan optik]], dan sebagai kapasitor [[dielektrik κ tinggi]]] pada kapasitor [[Memori akses acak dinamis|DRAM]] dan di perangkat [[semikonduktor logam oksida]] modern.<ref>{{cite journal |author1=H. Zhu |author2=C. Tang |author3=L. R. C. Fonseca |author4=R. Ramprasad |year=2012 |journal=[[Journal of Materials Science]] |title=Recent progress in ab initio simulations of hafnia-based gate stacks |url=http://link.springer.com/article/10.1007%2Fs10853-012-6568-y |volume=47 |pages=7399 |doi=10.1007/s10853-012-6568-y |access-date=2017-05-29 |archive-date=2018-06-09 |archive-url=https://web.archive.org/web/20180609221709/https://link.springer.com/article/10.1007/s10853%2Fs10853-012-6568-y |dead-url=no }}</ref> Oksida berbasis Hafnium diperkenalkan oleh [[Intel]] pada tahun 2007 sebagai pengganti [[silikon oksida]] sebagai isolator gerbang dalam [[transistor efek–medan]].<ref>[http://www.intel.com/pressroom/archive/releases/2007/20071111comp.htm Intel's Fundamental Advance in Transistor Design Extends Moore's Law, Computing Performance] {{Webarchive|url=https://web.archive.org/web/20230507102100/https://www.intel.com/pressroom/archive/releases/2007/20071111comp.htm |date=2023-05-07 }}, Nov. 11, 2007</ref> Keuntungan transistor jenis ini adalah [[konstanta dielektrik]] yang tinggi: monstanta dielektrik HfO₂ adalah 4–6 kali lebih tinggi daripada SiO₂.<ref>[http://dx.doi.org/10.1063/1.1361065 Review article] {{Webarchive|url=https://web.archive.org/web/20230812224729/https://pubs.aip.org/aip/jap/article-abstract/89/10/5243/291412/High-gate-dielectrics-Current-status-and-materials?redirectedFrom=fulltext |date=2023-08-12 }} by Wilk ''et al.'' in the [[Journal of Applied Physics]], Table 1</ref> 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.<ref>{{cite journal |author=K.-L. Lin |year=2011 |journal=[[Journal of Applied Physics]] |title=Electrode dependence of filament formation in HfO2 resistive-switching memory |url=http://scitation.aip.org/content/aip/journal/jap/109/8/10.1063/1.3567915 |volume=109 |pages=084104 |doi=10.1063/1.3567915 |display-authors=etal |access-date=2017-05-29 |archive-date=2016-03-03 |archive-url=https://web.archive.org/web/20160303204857/http://scitation.aip.org/content/aip/journal/jap/109/8/10.1063/1.3567915 |dead-url=no }}</ref>

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&nbsp;°C.<ref>[http://www.omega.co.uk/ppt/pptsc.asp?ref=XTA-W5R26&Nav=tema06 ''Very High Temperature Exotic Thermocouple Probes'' product data] {{Webarchive|url=https://web.archive.org/web/20120219035355/http://www.omega.co.uk/ppt/pptsc.asp?ref=XTA-W5R26&Nav=tema06 |date=2012-02-19 }}, Omega Engineering, Inc., retrieved 2008-12-03</ref>

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.<ref>{{Cite web|title = Aaswath Raman {{!}} Innovators Under 35 {{!}} MIT Technology Review|url = http://www.technologyreview.com/lists/innovators-under-35/2015/pioneer/aaswath-raman/|accessdate = 2015-09-02|date = August 2015|archive-date = 2019-10-25|archive-url = https://web.archive.org/web/20191025222704/https://www.technologyreview.com/lists/innovators-under-35/2015/pioneer/aaswath-raman/|dead-url = no}}</ref>