ஆபினியம்(IV) ஆக்சைடு

ஆபினியம்(IV) ஆக்சைடு (Hafnium(IV) oxide) என்பது HfO2 என்ற மூலக்கூற்று வாய்ப்பாட்டால் விவரிக்கப்படும் ஒரு கனிம வேதியியல் சேர்மமாகும். ஆபினியா என்ற பெயராலும் இது அழைக்கப்படுகிறது. இந்த நிறமற்ற திண்மம் ஆபினியம் தனிமத்தின் மிகப் பொதுவான மற்றும் நிலைப்புத்தன்மை உடைய சேர்மங்களில் ஒன்றாகும். 5.3~5.7 எலக்ட்ரான் வோல்ட்டு என்ற ஆற்றல் இடைவெளியுடன் ஆபினியம்(IV) ஆக்சைடு ஒரு மின்கடத்தாப் பொருளாக உள்ளது. ஆபினியம் உலோகத்தை தயாரிக்கும் சில செயல் முறைகளில் ஆபினியம் டையாக்சைடு ஓர் இடைநிலை விளைபொருளாகத் தோன்றுகிறது. ஆபினியம்(IV) ஆக்சைடு கிட்டத்தட்ட முழுமையாக வினைத்திறனற்று காணப்படுகிறது. அடர் கந்தக அமிலம், வலிமையான காரங்கள் போன்றவற்றுடன் மற்றும் வினைபுரிகிறது. ஐதரோபுளோரிக் அமிலத்தில் இது மெல்ல கரைந்து புளோரோ ஆபினேட்டு என்ற எதிர்மின் அயனிகளைத் தருகிறது. மிக உயர்ந்த வெப்பநிலைகளில் கிராபைட்டு அல்லது கார்பன் டெட்ராகுளோரைடு முன்னிலையில் குளொரினுடன் வினைபுரிந்து ஆபினியம் டெட்ராகுளோரைடைக் கொடுக்கிறது.

ஆபினியம்(IV) ஆக்சைடு
பெயர்கள்
ஐயூபிஏசி பெயர்
ஆபினியம்(IV) ஆக்சைடு
வேறு பெயர்கள்
ஆபினியம் டையாக்சைடு
ஆபினியா
இனங்காட்டிகள்
12055-23-1 Y
ChemSpider 258363 Y
InChI
யேமல் -3D படிமங்கள் Image
பப்கெம் 292779
SMILES
பண்புகள்
HfO2
வாய்ப்பாட்டு எடை 210.49 கி/மோல்
தோற்றம் அரை வெண்மை தூள்
அடர்த்தி 9.68 கி/செ.மீ3, திண்மம்
உருகுநிலை
கொதிநிலை 5,400 °C (9,750 °F; 5,670 K)
கரையாது
காந்த ஏற்புத்திறன் (χ)
 −23.0•10−6 செ.மீ3/மோல்
தீங்குகள்
தீப்பற்றும் வெப்பநிலை தீப்பற்றாது
தொடர்புடைய சேர்மங்கள்
ஏனைய நேர் மின்அயனிகள் தைட்டானியம் ஈராக்சைடு
சிர்க்கோனியம்(IV) ஆக்சைடு
மாறுதலாக ஏதும் சொல்லவில்லை என்றால் கொடுக்கப்பட்ட தரவுகள் யாவும்
பொருள்கள் அவைகளின் இயல்பான வெப்ப அழுத்த நிலையில் (25°C, 100kPa) இருக்கும்.
 N verify (இது: Y/N?)
Infobox references

கட்டமைப்பு

சிர்க்கோனியா (ZrO2) போன்ற அதே கட்டமைப்பையே ஆபினியாவும் ஏற்றுக்கொள்கிறது. தைட்டானியம் டையாக்சைடைப் போல இல்லாமல் அனைத்து நிலைகளிலும் ஆறு-ஒருங்கிணைப்பு தைட்டானியம் அணுவைப் போல சிர்கோனியாவும் ஆபினியாவும் ஏழு ஒருங்கிணைப்பு உலோக மையங்களைக் கொண்டுள்ளன. கனசதுரம் (Fm-3m), நாற்கோணம் (P42/nmc), ஒற்றை சாய்வு (P21/c), செஞ்சாய்சதுரம் (Pbca மற்றும் Pnma) போன்றவை உள்ளிட்ட பல்வேறு வகையான படிகநிலைகள் சோதனைமுறையில் அறியப்பட்டுள்ளன [1]. இவை தவிற ஆபினியா மேலும், வெவ்வேறு வகையான வெப்பநிலை மற்றும் அழுத்தத்தில் [2] Pca21 மற்றும் Pmn2 இடக்குழுக்களைக் கொண்ட இரண்டு செஞ்சாய்சதுர சிற்றுறுதிநிலைகளிலும் அறியப்படுகிறது. ஆபினியாவின் மெல்லிய படலங்களில் சமீபத்தில் காணப்பட்ட பெர்ரோமின்சாரத்திற்கான மூலமாக இவை இருக்கலாம் [3].

அணு அடுக்கு படிவு மூலம் படியச் செய்யப்பட்ட ஆபினியம் ஆக்சைடுகளின் மெல்லிய படலங்கள் பொதுவாக படிகங்களாகும். ஏனெனில் குறைக்கடத்தி சாதனங்கள் புறவேற்றுமை வடிவ படலங்களைக் கொண்டு பயனடைவதால், ஆராய்ச்சியாளர்கள் ஆபினியம் ஆக்சைடை அலுமினியம் அல்லது சிலிக்கானுடன் சேர்த்து ஆபினியம் சிலிக்கேட்டு என்ற உலோகக் கலவையை உருவாக்குகிறார்கள். இவை ஆபினியம் ஆக்சைடைக்காட்டிலும் அதிக படிகமயமாக்கல் வெப்பநிலையைக் கொண்டுள்ளன[4].

பயன்கள்

ஒளியியல் பூச்சுகளில் ஆபினியா பயன்படுத்தப்படுகிறது. கணினிகளின் நேரடி அனுகல் நினைவக மின்தேக்கிகளில் மின்கடவாப்பொருள் மாறிலியாகவும், மேம்பட்ட உலோக-ஆக்சைடு-குறைக்கடத்தி சாதனங்களிலும் ஆபினியா பயனாகிறது [5]. மின்புல விளைவு திரிதடையங்களில் வாயில் மின்கடத்தாப் பொருளாக சிலிக்கான் ஆக்சைடுக்குப் பதிலாக 2007 ஆம் ஆண்டில் இன்டெல் நிறுவனம் ஆபினியம் அடிப்படையிலான ஆக்சைடுகளை அறிமுகப்படுத்தியது [6]. இத்திரிதடையங்களுக்கு இதனால் ஏற்பட்ட நன்மை அதன் உயர் மின்கடத்தா மாறிலியாகும். : HfO2 இன் மின்கடத்தா மாறிலி SiO2 சேர்மத்தின் மாறிலி மதிப்பை விட 4–6 மடங்கு அதிகமாகும். ஆபினியாவின் மின்கடத்தா மாறிலி மற்றும் பிற பண்புகள் படிவு முறையையும் பொருளின் நுண் கட்டமைப்பு ஆகியவற்றையும் பொறுத்ததாகும் [7]

சமீபத்திய ஆண்டுகளில் ஆபினியம் ஆக்சைடு கலப்பு ஆபினியம் ஆக்சைடு மற்றும் ஆக்சிசன் குறைவு ஆபினியம் ஆக்சைடு வகைகளாக எதிர்ப்பு-மாறுதல் நினைவகங்களில் பயன்படுத்த கூடுதலாக ஆராயப்படுகிறது [8]. இணக்கமான பெர்ரோ மின்புல விளைவு திரிதடையங்கள், மற்றும் நினைவக சில்லுகள் ஆகியவற்றில் பயன்படுத்துவதற்கு சாத்தியமான வேதிப்பொருளாக ஆபினியம் ஆக்சைடு கருதப்படுகிறது [9][10][11][12].

மிக உயர்ந்த உருகுநிலை காரணமாக ஆபினியா 2500 பாகை செல்சியசு வெப்பநிலைக்கு மேல் உள்ள இடங்களில் பயன்படும் வெப்ப மின்னிரட்டைகள் போன்ற கருவிகளில் எளிதில் உருகா பொருளாகப் பயன்படுத்தப்படுகிறது.[13] கட்டிடங்களின் மந்தமான குளிரூட்டல் பயன்பாட்டிற்காக ஆபினியம் டையாக்சைடு, சிலிக்கா மற்றும் பிற பொருட்களின் பல்லடுக்கு படலங்கள் உருவாக்கப்பட்டுள்ளன. இந்த சுருள்கள் சூரிய ஒளியை பிரதிபலிக்கின்றன மற்றும் பூமியின் வளிமண்டலத்தை கடந்து செல்லும் அலைநீளங்களில் வெப்பத்தை கதிர்வீச்சு செய்கின்றன. அதே நிலைமைகளின் கீழ் சுற்றியுள்ள பொருட்களை விட பல பாகைகள் குளிரான வெப்பநிலையையும் இவை கொண்டிருக்கும்.[14]

மேற்கோள்கள்
  1. Table III, V. Miikkulainen (2013). "Crystallinity of inorganic films grown by atomic layer deposition: Overview and general trends". Journal of Applied Physics 113 (2): 021301–021301–101. doi:10.1063/1.4757907. Bibcode: 2013JAP...113b1301M.
  2. T. D. Huan; V. Sharma; G. A. Rossetti, Jr.; R. Ramprasad (2014). "Pathways towards ferroelectricity in hafnia". Physical Review B 90 (6): 064111. doi:10.1103/PhysRevB.90.064111. Bibcode: 2014PhRvB..90f4111H.
  3. T. S. Boscke (2011). "Ferroelectricity in hafnium oxide thin films". Applied Physics Letters 99 (10): 102903. doi:10.1063/1.3634052. Bibcode: 2011ApPhL..99j2903B.
  4. J.H. Choi (2011). "Development of hafnium based high-k materials—A review". Materials Science and Engineering: R 72 (6): 97–136. doi:10.1016/j.mser.2010.12.001.
  5. H. Zhu; C. Tang; L. R. C. Fonseca; R. Ramprasad (2012). "Recent progress in ab initio simulations of hafnia-based gate stacks". Journal of Materials Science 47 (21): 7399–7416. doi:10.1007/s10853-012-6568-y. Bibcode: 2012JMatS..47.7399Z.
  6. Intel (11 November 2007). "Intel's Fundamental Advance in Transistor Design Extends Moore's Law, Computing Performance".
  7. Wilk G. D., Wallace R. M., Anthony J. M. (2001). "High-κ gate dielectrics: Current status and materials properties considerations". Journal of Applied Physics 89 (10): 5243–5275. doi:10.1063/1.1361065. Bibcode: 2001JAP....89.5243W., Table 1
  8. K.-L. Lin (2011). "Electrode dependence of filament formation in HfO2 resistive-switching memory". Journal of Applied Physics 109 (8): 084104–084104–7. doi:10.1063/1.3567915. Bibcode: 2011JAP...109h4104L.
  9. Imec (7 June 2017). "Imec demonstrates breakthrough in CMOS-compatible Ferroelectric Memory".
  10. The Ferroelectric Memory Company (8 June 2017). "World's first FeFET-based 3D NAND demonstration".
  11. T. S. Böscke, J. Müller, D. Bräuhaus (7 Dec 2011). "Ferroelectricity in hafnium oxide: CMOS compatible ferroelectric field effect transistors". 2011 International Electron Devices Meeting (IEEE): 24.5.1–24.5.4. doi:10.1109/IEDM.2011.6131606. பன்னாட்டுத் தரப்புத்தக எண்:978-1-4577-0505-2. https://ieeexplore.ieee.org/document/6131606/.
  12. Nivole Ahner (August 2018) (in de). Mit HFO2 voll CMOS-kompatibel. Elektronik Industrie.
  13. Very High Temperature Exotic Thermocouple Probes product data, Omega Engineering, Inc., retrieved 2008-12-03
  14. "Aaswath Raman | Innovators Under 35 | MIT Technology Review" (August 2015). பார்த்த நாள் 2015-09-02.
This article is issued from Wikipedia. The text is licensed under Creative Commons - Attribution - Sharealike. Additional terms may apply for the media files.