基本信息

• 化學式：HfO?

• 外觀：通常為乳白色液體（分散液），有乳光。

• 密度：單斜相約 9.68 g/cm3，四方相約 9.9 g/cm3，立方相約 10.1 g/cm3。

• 熔點：2780-2920K。

結構與特性

• 晶體結構：主要有單斜相、四方相和立方相三種晶相。低溫水熱法易生成單斜相，高溫煅燒可誘導向四方相或立方相轉變。

• 表面與界面特性：表面存在大量低配位 O2?和 Hf??位點，具有高表面能和強吸附能力，易被氧化或部分還原，形成 “核 - 殼" 結構。

• 介電性能：介電常數約為 20-25，遠高于傳統微電子材料二氧化硅，是替代 SiO?作為芯片柵極電介質層的關鍵材料。

• 光學性能：在紫外 - 可見 - 近紅外波段透光率＞80%，帶隙約為 5.35eV。

• 化學穩定性：化學惰性強，不與強酸、強堿反應，在潮濕環境中穩定。

• 生物相容性：無明顯細胞毒性，能抑制蛋白質非特異性吸附，生物安全性較高。

制備方法

• 水熱法：操作簡單、無需煅燒，通過改變反應溫度、*濃度、反應時間和種晶的晶型等條件，可實現不同晶型二氧化鉿納米顆粒的制備。

• 溶膠 - 凝膠法：以鉿的有機鹽或無機鹽為原料，通過溶膠 - 凝膠轉變過程制備納米顆粒，但存在易引入雜質、顆粒易團聚等缺點。

• 共沉淀法：將鉿鹽與沉淀劑混合，使鉿離子以氫氧化物或鹽的形式沉淀出來，再經熱處理得到納米顆粒，同樣存在易團聚和引入雜質的問題。

應用領域

• 電子領域：作為高 k 電介質材料用于集成電路的柵極絕緣層，可降低電容漏電流，提高芯片性能。

• 生物醫學領域：可作為放療增敏劑，增強腫瘤細胞對放療的敏感性。

• 光學領域：因其良好的透光性和光學穩定性，可用于制備光學涂層，如抗反射涂層、高折射率涂層等。

• 催化領域：可作為助催化劑參與芐基化反應等，其催化性能可通過與其他材料復合進一步提高。

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