हेफ़नियम (चतुर्थ) ऑक्साइड

हेफ़नियम (चतुर्थ) ऑक्साइड रासायनिक सूत्र के साथ अकार्बनिक यौगिक है. हेफ़नियम डाइऑक्साइड या हैफ़निया के रूप में भी जाना जाता है, यह रंगहीन ठोस हेफ़नियम के सबसे आम और स्थिर यौगिकों में से एक है। यह 5.3 ~ 5.7 यह इलेक्ट्रॉन था  के ऊर्जा अंतराल वाला एक विद्युत इन्सुलेटर है। हेफ़नियम डाइऑक्साइड कुछ प्रक्रियाओं में एक मध्यवर्ती है जो हेफ़नियम धातु देता है।

हेफ़नियम (चतुर्थ) ऑक्साइड काफी निष्क्रिय है। यह मजबूत एसिड जैसे केंद्रित सल्फ्यूरिक एसिड और मजबूत बेस (रसायन विज्ञान) के साथ प्रतिक्रिया करता है। यह हाइड्रोफ्लुओरिक [[अम्ल ]] में धीरे-धीरे घुलकर फ्लोरोहाफनेट आयन देता है। ऊंचे तापमान पर, यह हेफ़नियम टेट्राक्लोराइड देने के लिए ग्रेफाइट या कार्बन टेट्राक्लोराइड की उपस्थिति में क्लोरीन के साथ प्रतिक्रिया करता है।

संरचना
हफ़निया आमतौर पर ज़िरकोनियम डाइऑक्साइड (ZrO2). टाइटेनियम डाइऑक्साइड के विपरीत | TiO2, जिसमें सभी चरणों में छह-समन्वय टीआई शामिल हैं, ज़िरकोनिया और हफ़निया में सात-समन्वय धातु केंद्र शामिल हैं। क्यूबिक फ्लोराइट संरचना (Fm$\overline{3}$एम), चतुष्कोणीय (P42/ एनएमसी), मोनोक्लिनिक (P21/c) और ऑर्थोरोम्बिक (Pbca और Pnma)। यह भी ज्ञात है कि हफ़निया दो अन्य ऑर्थोरोम्बिक मेटास्टेबल चरणों (अंतरिक्ष समूह Pca2) को अपना सकता है1 और पीएमएन21) दबाव और तापमान की एक विस्तृत श्रृंखला पर, संभवतः हफ़निया की पतली फिल्मों में देखी गई फेरोइलेक्ट्रिकिटी के स्रोत हैं। परमाणु परत जमाव द्वारा जमा हेफ़नियम ऑक्साइड की पतली फिल्में आमतौर पर क्रिस्टलीय होती हैं। क्योंकि अर्धचालक  उपकरणों में अक्रिस्टलीय फिल्म मौजूद होने से लाभ होता है, शोधकर्ताओं ने हेफ़नियम ऑक्साइड को एल्यूमीनियम या सिलिकॉन (हेफ़नियम सिलिकेट बनाने) के साथ मिश्रित किया है, जिसमें हेफ़नियम ऑक्साइड की तुलना में उच्च क्रिस्टलीकरण तापमान होता है।

अनुप्रयोग
Hafnia का उपयोग ऑप्टिकल कोटिंग्स में किया जाता है, और DRAM कैपेसिटर में उच्च-κ डाइइलेक्ट्रिक के रूप में और उन्नत धातु-ऑक्साइड-सेमीकंडक्टर उपकरणों में किया जाता है। हेफ़नियम-आधारित ऑक्साइड इंटेल द्वारा 2007 में क्षेत्र-प्रभाव ट्रांजिस्टर में गेट इंसुलेटर के रूप में सिलिकॉन ऑक्साइड के प्रतिस्थापन के रूप में पेश किए गए थे। ट्रांजिस्टर का लाभ इसका उच्च ढांकता हुआ स्थिरांक है: HfO का ढांकता हुआ स्थिरांक2 SiO की तुलना में 4-6 गुना अधिक है2. ढांकता हुआ स्थिरांक और अन्य गुण सामग्री के जमाव विधि, संरचना और सूक्ष्म संरचना पर निर्भर करते हैं।

हेफ़नियम ऑक्साइड (साथ ही डोप्ड और ऑक्सीजन की कमी वाले हेफ़नियम ऑक्साइड) प्रतिरोधक-स्विचिंग मेमोरी के संभावित उम्मीदवार के रूप में अतिरिक्त रुचि को आकर्षित करता है और CMOS-संगत फेरोइलेक्ट्रिक क्षेत्र प्रभाव ट्रांजिस्टर (FeFET मेमोरी) और मेमोरी चिप्स। अपने अत्यधिक उच्च गलनांक के कारण, हैफनिया का उपयोग तापयुग्मों जैसे उपकरणों के इन्सुलेशन में एक दुर्दम्य सामग्री के रूप में भी किया जाता है, जहां यह 2500 °C तक के तापमान पर काम कर सकता है। इमारतों के निष्क्रिय शीतलन में उपयोग के लिए हेफ़नियम डाइऑक्साइड, सिलिका और अन्य सामग्रियों की बहुस्तरीय फिल्मों का विकास किया गया है। फिल्में सूर्य के प्रकाश को दर्शाती हैं और पृथ्वी के वायुमंडल से गुजरने वाली तरंग दैर्ध्य पर गर्मी विकीर्ण करती हैं, और समान परिस्थितियों में आसपास की सामग्रियों की तुलना में तापमान कई डिग्री अधिक ठंडा हो सकता है।