Oxyde d'hafnium(IV)

L'oxyde d'hafnium(IV), ou dioxyde d'hafnium, ou encore hafnie, est un composé chimique de formule brute HfO2. Il se présente sous la forme d'un solide incolore et est pratiquement insoluble dans l'eau et les solvants organiques. Il s'agit d'un isolant électrique ayant une largeur de bande interdite d'environ 6 eV[3]. C'est le composé le plus commun et le plus stable de l'hafnium, ainsi qu'un intermédiaire de certains procédés de production d'hafnium métallique. On peut l'obtenir par chauffage de 600 à 1 000 °C de l'hydroxyde, de l'oxalate, du sulfate ou de l'oxychlorure d'hafnium.

« Hafnie » redirige ici. Ne pas confondre avec Hafnia.

Oxyde d'hafnium(IV)

Apparence de l'oxyde d'hafnium(IV)


__ Hf4+     __ O2−
Maille cristalline de l'oxyde d'hafnium(IV)
Identification
Nom UICPA dioxohafnium
Synonymes

dioxyde d'hafnium
No CAS 12055-23-1
No ECHA 100.031.818
No CE 235-013-2
PubChem 292779
SMILES
InChI
Propriétés chimiques
Formule HfO2
Masse molaire[1] 210,49 ± 0,02 g/mol
Hf 84,8 %, O 15,2 %,
Propriétés physiques
T° fusion 2 774 °C[2]
Masse volumique 9,68 g·cm-3[2]
Unités du SI et CNTP, sauf indication contraire.

Il possède une dureté élevée, un faible coefficient de dilatation thermique, et est chimiquement très semblable à la zircone ZrO2. Cristallisé dans le système monoclinique à température ambiante, il connaît une transition de phase vers un système quadratique autour de 1 700 °C.

Usage

L'oxyde d'hafnium(IV) est employé comme revêtement optique ainsi que dans l'industrie des semi-conducteurs comme diélectrique high-κ de condensateurs pour DRAM en raison de sa permittivité de 24[4] — à comparer à 3,9 pour le dioxyde de silicium SiO2.

HfO2 est utilisé pour la production des mémoires de masse, compatible à mémoire CMOS[5], nommée FeFETs et des transistors[6].

L'oxyde d'hafnium est également testé depuis quelques années comme amplificateur de radiothérapie dans le traitement de cancers solides[7]. Un premier essai de phase II/III a démontré son efficacité[8].

Notes et références
  1. Masse molaire calculée d’après « Atomic weights of the elements 2007 », sur www.chem.qmul.ac.uk.
  2. Page Hafnium(IV) oxide, tech. sur le site d'Alfa Aesar
  3. (en) John Robertson, « Band offsets of wide-band-gap oxides and implications for future electronic devices », Journal of vacuum Science & Technology B, vol. 18, no 3,‎ , p. 1785 (lire en ligne) DOI:10.1116/1.591472
  4. (en) G. D. Wilk, R. M. Wallace et J. M. Anthony, « High-κ gate dielectrics: Current status and materials properties considerations », Journal of Applied Physics, vol. 89, no 10,‎ , p. 5243 (lire en ligne)
  5. (de) Nivole Ahner, Mit HFO2 voll CMOS-kompatibel, elektronik industrie,
  6. (en) T. S. Böscke, J. Müller, D. Bräuhaus, « Ferroelectricity in hafnium oxide: CMOS compatible ferroelectric field effect transistors », IEEE
  7. (en-US) « 2016 – Phase I data NBTXR3 Soft Tissue Sarcoma – Bonvalot et al. | Nano Publications », sur bibliography.nanobiotix.com (consulté le )
  8. (en) S Bonvalot, P L Rutkowski, J Thariat et S Carrere, « LBA66A phase II/III trial of hafnium oxide nanoparticles activated by radiotherapy in the treatment of locally advance soft tissue sarcoma of the extremity and trunk wall », Annals of Oncology, vol. 29, no suppl_8,‎ (ISSN 0923-7534 et 1569-8041, DOI 10.1093/annonc/mdy424.081, lire en ligne, consulté le )
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