ဟက်ဖ်နီယမ်, metal Hf, atomic number 72, atomic weight 178.49, သည် တောက်ပြောင်သော ငွေရောင် အကူးအပြောင်း သတ္တုဖြစ်သည်။
Hafnium တွင် သဘာဝအတိုင်း တည်ငြိမ်သော အိုင်ဆိုတုပ် ခြောက်ခု ရှိသည်- hafnium 174၊ 176၊ 177၊ 178၊ 179၊ နှင့် 180။ Hafnium သည် အပျော့စား ဟိုက်ဒရိုကလိုရစ်အက်ဆစ်၊ ဆာလဖူရစ်အက်ဆစ်ကို အပျော့စားနှင့် မတုံ့ပြန်ဘဲ၊ ပြင်းထန်သော အယ်ကာလိုင်းဖြေရှင်းချက်များနှင့် hydrofluoric acid နှင့် aqua regia တို့တွင် ပျော်ဝင်နိုင်သည်။ ဒြပ်စင်အမည်သည် ကိုပင်ဟေဂင်မြို့၏ လက်တင်အမည်မှ ဆင်းသက်လာသည်။
1925 ခုနှစ်တွင် ဆွီဒင်ဓာတုဗေဒပညာရှင် Hervey နှင့် Dutch ရူပဗေဒပညာရှင် Koster တို့သည် ဖလိုရင်းဝင်ထားသော ရှုပ်ထွေးသောဆားများ၏ အပိုင်းပိုင်းပုံဆောင်ခဲများဖြင့် သန့်စင်သော hafnium ဆားကို ရယူခဲ့ပြီး သန့်စင်သောသတ္တု hafnium ရရှိရန်အတွက် ၎င်းကို သတ္တုဆိုဒီယမ်ဖြင့် လျှော့ချခဲ့သည်။ Hafnium သည် ကမ္ဘာမြေအပေါ်ယံလွှာ၏ 0.00045% ပါ၀င်ပြီး သဘာဝတွင် ဇာကွန်နီယမ်နှင့် မကြာခဏ ဆက်စပ်နေသည်။
ထုတ်ကုန်အမည်- hafnium
ဒြပ်စင်သင်္ကေတ- Hf
အနုမြူအလေးချိန်: 178.49
ဒြပ်စင်အမျိုးအစား- သတ္တုဒြပ်စင်
ရုပ်ပိုင်းဆိုင်ရာ ဂုဏ်သတ္တိများ
ဟက်ဖ်နီယမ်ငွေခိုးရောင်သတ္တုသည် သတ္တုတောက်ပြောင်သော၊ သတ္တု hafnium ၏ မူကွဲနှစ်မျိုးရှိသည်- α Hafnium သည် ဇစ်ကိုနီယမ်ထက် အသွင်ကူးပြောင်းမှုအပူချိန် ပိုမိုမြင့်မားသော ဆဋ္ဌဂံပုံသဏ္ဍာန်တစ်မျိုး (1750 ℃) ဖြစ်သည်။ သတ္တုဟက်ဖ်နီယမ်သည် မြင့်မားသောအပူချိန်တွင် allotrope မျိုးကွဲများရှိသည်။ သတ္တု hafnium သည် မြင့်မားသော နျူထရွန် စုပ်ယူမှု ဖြတ်ပိုင်းရှိပြီး ဓာတ်ပေါင်းဖိုများအတွက် ထိန်းချုပ်ပစ္စည်းအဖြစ် အသုံးပြုနိုင်သည်။
ပုံဆောင်ခဲဖွဲ့စည်းပုံ အမျိုးအစား နှစ်မျိုးရှိသည်- 1300 ℃ (α- Equation) အောက် အပူချိန်တွင် ဆဋ္ဌဂံသိပ်သည်းစွာ ထုပ်ပိုးခြင်း၊ အပူချိန် 1300 ℃ အထက်တွင်၊ ၎င်းသည် ခန္ဓာကိုယ်ဗဟိုပြုကုဗ (β-ညီမျှခြင်း) ဖြစ်သည်။ အညစ်အကြေးများရှိနေချိန်တွင် မာကျောပြီး ကြွပ်ဆတ်သွားသည့် ပလတ်စတစ်ဖြင့် သတ္တုတစ်မျိုး။ လေထဲတွင် တည်ငြိမ်ပြီး မီးလောင်သောအခါ မျက်နှာပြင်ပေါ်တွင်သာ မှောင်နေပါသည်။ မီးမျှင်များသည် မီးခြစ်ဖြင့် လောင်ကျွမ်းနိုင်သည်။ ဇာကွန်နီယမ် နှင့် ဆင်တူသည်။ ၎င်းသည် ရေ၊ အက်ဆစ်ပျော့များ၊ သို့မဟုတ် ခိုင်ခံ့သော အခြေများနှင့် မတုံ့ပြန်သော်လည်း aqua regia နှင့် hydrofluoric acid တို့တွင် အလွယ်တကူ ပျော်ဝင်နိုင်သည်။ အဓိကအားဖြင့် a+4 valence ရှိသော ဒြပ်ပေါင်းများတွင် ဖြစ်သည်။ Hafnium alloy (Ta4HfC5) သည် အမြင့်ဆုံး အရည်ပျော်မှတ် (4215 ℃) ရှိသည်ဟု သိရှိရပါသည်။
သလင်းကျောက်ဖွဲ့စည်းပုံ- ပုံဆောင်ခဲဆဲလ်သည် ဆဋ္ဌဂံပုံဖြစ်သည်။
CAS နံပါတ်: 7440-58-6
အရည်ပျော်မှတ်: 2227 ℃
ဆူမှတ်: 4602 ℃
ဓာတုဂုဏ်သတ္တိများ
Hafnium ၏ ဓာတုဂုဏ်သတ္တိများသည် zirconium နှင့် အလွန်ဆင်တူပြီး ၎င်းသည် ချေးခံနိုင်ရည်ရှိပြီး ယေဘူယျ အက်ဆစ်အယ်လကာလီ aqueous ဖြေရှင်းချက်များဖြင့် အလွယ်တကူ ပုပ်သွားခြင်းမရှိပါ။ fluorinated complexes များဖွဲ့စည်းရန် hydrofluoric acid တွင် အလွယ်တကူ ပျော်ဝင်နိုင်သည်။ မြင့်မားသောအပူချိန်တွင်၊ ဟာဖ်နီယမ်သည် အောက်ဆီဂျင်နှင့် နိုက်ထရိုဂျင်ကဲ့သို့သော ဓာတ်ငွေ့များနှင့် တိုက်ရိုက်ပေါင်းစပ်နိုင်သည်။
Hafnium သည် ဒြပ်ပေါင်းများတွင် +4 valence ရှိသည်။ အဓိကဒြပ်ပေါင်းဖြစ်ပါတယ်။ဟာဖနီယမ်အောက်ဆိုဒ်HfO2။ ဟာဖ်နီယမ်အောက်ဆိုဒ် အမျိုးအစားသုံးမျိုးရှိသည်။ဟာဖနီယမ်အောက်ဆိုဒ်hafnium sulfate နှင့် chloride oxide တို့ကို စဉ်ဆက်မပြတ် calcination ပြုလုပ်ခြင်းဖြင့် ရရှိသော monoclinic မျိုးကွဲ၊ 400 ℃ ဝန်းကျင်တွင် hafnium ၏ ဟိုက်ဒရောဆိုဒ်ကို အပူပေးခြင်းဖြင့် ရရှိသော hafnium oxide သည် tetragonal အမျိုးအစားတစ်ခုဖြစ်သည်။ 1000 ℃ အထက်တွင် calcined ပါက၊ ကုဗမျိုးကွဲကို ရရှိနိုင်သည်။ အခြားဒြပ်ပေါင်းတစ်ခုဖြစ်သည်။hafnium tetrachlorideသတ္တုဟက်ဖ်နီယမ်ကို ပြင်ဆင်ရန် ကုန်ကြမ်းဖြစ်သည့် ဟာဖ်နီယမ်အောက်ဆိုဒ်နှင့် ကာဗွန်အရောအနှောတွင် ကလိုရင်းဓာတ်ငွေ့ကို တုံ့ပြန်ခြင်းဖြင့် ပြင်ဆင်နိုင်သည်။ Hafnium tetrachloride သည် ရေနှင့် ထိတွေ့ပြီး အလွန်တည်ငြိမ်သော HfO (4H2O) 2+ အိုင်းယွန်းအဖြစ် ချက်ချင်း ဟိုက်ဒရောလစ် ဖြစ်သွားသည်။ HfO2+ အိုင်းယွန်းများသည် ဟာဖနီယမ်၏ဒြပ်ပေါင်းများစွာတွင်တည်ရှိပြီး အပ်ပုံသဏ္ဍာန် hydrated hafnium oxychloride HfOCl2 · 8H2O ပုံဆောင်ခဲများကို ဟိုက်ဒရိုကလိုရစ်အက်ဆစ် အက်စစ်ဖြင့် ဟက်ဖ်နီယမ် တီထရာကလိုရိုက်ဖြေရှင်းချက်တွင် ပုံဆောင်ခဲအဖြစ် ပြောင်းလဲနိုင်သည်။
4-valent hafnium သည် K2HfF6၊ K3HfF7၊ (NH4) 2HfF6 နှင့် (NH4) 3HfF7 တို့ပါ၀င်သော ဖလိုရိုက်ဖြင့် ရှုပ်ထွေးမှုများ ဖြစ်ပေါ်နိုင်ချေ များပါသည်။ ဤရှုပ်ထွေးမှုများကို zirconium နှင့် hafnium ခွဲခြားရန်အတွက် အသုံးပြုထားသည်။
ဘုံဒြပ်ပေါင်းများ-
Hafnium dioxide: အမည် Hafnium dioxide; ဟက်ဖ်နီယမ်ဒိုင်အောက်ဆိုဒ်; မော်လီကျူးဖော်မြူလာ- HfO2 [4]; အိမ်ခြံမြေ- ပုံဆောင်ခဲဖွဲ့စည်းပုံ သုံးခုပါရှိသော အဖြူရောင်အမှုန့်- monoclinic၊ tetragonal နှင့် ကုဗ။ သိပ်သည်းဆများမှာ 10.3၊ 10.1 နှင့် 10.43g/cm3 အသီးသီးရှိသည်။ အရည်ပျော်မှတ် 2780-2920K။ ပွိုင့် 5400K။ အပူချဲ့ကိန်း 5.8 × 10-6/℃ ရေ၊ ဟိုက်ဒရိုကလိုရစ်အက်ဆစ်နှင့် နိုက်ထရစ်အက်ဆစ်တွင် မပျော်ဝင်သော်လည်း စုစည်းထားသော ဆာလဖူရစ်အက်ဆစ်နှင့် ဟိုက်ဒရိုဖလိုရစ်အက်ဆစ်တို့တွင် ပျော်ဝင်နိုင်သည်။ ဟာဖနီယမ်ဆာလဖိတ်နှင့် ဟာဖနီယမ်အောက်စီကလိုရိုက်ကဲ့သို့သော ဒြပ်ပေါင်းများ၏ အပူဓာတ်ပြိုကွဲခြင်း သို့မဟုတ် ဟိုက်ဒရိုဂျင်ဖြင့် ထုတ်လုပ်သည်။ သတ္တု hafnium နှင့် hafnium သတ္တုစပ်များ ထုတ်လုပ်မှုအတွက် ကုန်ကြမ်း။ ရေဒီယိုသတ္တိကြွပစ္စည်းများ၊ ရေဒီယိုသတ္တိကြွအလွှာများနှင့် ဓာတ်ကူပစ္စည်းများအဖြစ် အသုံးပြုသည်။ [5] အနုမြူစွမ်းအင်အဆင့် HfO သည် အဏုမြူစွမ်းအင်အဆင့် ZrO ကို ထုတ်လုပ်သည့်အခါ တစ်ပြိုင်နက်ရရှိသော ထုတ်ကုန်တစ်ခုဖြစ်သည်။ အလယ်တန်း ကလိုရင်းဓာတ် မှစတင်၍ သန့်စင်ခြင်း၊ လျှော့ချခြင်းနှင့် လေဟာနယ်ပေါင်းခံခြင်း လုပ်ငန်းစဉ်များသည် ဇာကွန်နီယမ် နှင့် နီးပါးတူညီပါသည်။
Hafnium tetrachloride: Hafnium (IV) ကလိုရိုက်၊ Hafnium tetrachloride မော်လီကျူးဖော်မြူလာ HfCl4 မော်လီကျူးအလေးချိန် 320.30 အက္ခရာ- အဖြူရောင်ပုံဆောင်ခဲတုံး။ အစိုဓာတ်ကို ခံနိုင်ရည်ရှိသည်။ acetone နှင့် methanol တွင်ပျော်ဝင်သည်။ Hafnium oxychloride (HfOCl2) ကိုထုတ်လုပ်ရန် ရေတွင် ဟိုက်ဒရောလစ်လုပ်ပါ။ 250 ℃ ဖြင့် အပူပေးပြီး အငွေ့ပျံသည်။ မျက်လုံး၊ အသက်ရှူလမ်းကြောင်းနဲ့ အရေပြားကို ယားယံစေတယ်။
Hafnium ဟိုက်ဒရောဆိုဒ်- Hafnium hydroxide (H4HfO4) သည် အများအားဖြင့် ဟိုက်ဒရောက်အောက်ဆိုဒ် HfO2 · nH2O အဖြစ်ပါဝင်ပြီး ရေတွင်မပျော်ဝင်နိုင်၊ အလွယ်တကူပျော်ဝင်နိုင်သော inorganic acids ၊ ammonia တွင်မပျော်ဝင်နိုင်သလို ဆိုဒီယမ်ဟိုက်ဒရောဆိုဒ်တွင်ပျော်ဝင်ခဲပါသည်။ ဟာဖ်နီယမ်ဟိုက်ဒရောဆိုဒ် HfO (OH) ထုတ်လုပ်ရန် 100 ℃ မှ အပူပေးသည်။ အခြား hafnium ဒြပ်ပေါင်းများ ထုတ်လုပ်ရန် အသုံးပြုနိုင်သည်။
သုတေသနမှတ်တမ်း
ရှာဖွေတွေ့ရှိမှုမှတ်တမ်း-
1923 ခုနှစ်တွင် ဆွီဒင်ဓာတုဗေဒပညာရှင် Hervey နှင့် Dutch ရူပဗေဒပညာရှင် D. Koster သည် နော်ဝေးနှင့် Greenland တို့တွင် ထုတ်လုပ်သော hafnium ကို ရှာဖွေတွေ့ရှိခဲ့ပြီး Hafnium ဟူသော လက်တင်အမည် Hafnia of Copenhagen မှ ဆင်းသက်လာခဲ့သည်။ 1925 ခုနှစ်တွင် Hervey နှင့် Coster တို့သည် သန့်ရှင်းသော hafnium ဆားများရရှိရန် ဖလိုရင်းနီယမ်ဆားများ၏ အပိုင်းပိုင်းပုံဆောင်ခဲများကို အသုံးပြု၍ ဇာကိုနီယမ်နှင့် တိုက်တေနီယမ်တို့ကို ခွဲထုတ်ခဲ့သည်။ သန့်စင်သောသတ္တု hafnium ရရှိရန် သတ္တုဆိုဒီယမ်ဖြင့် ဟာဖ်နီယမ်ဆားကို လျှော့ချပါ။ Hervey သည် ဟက်ဖ်နီယမ်စစ်စစ် မီလီဂရမ်များစွာ၏ နမူနာကို ပြင်ဆင်ခဲ့သည်။
zirconium နှင့် hafnium ဆိုင်ရာ ဓာတုစမ်းသပ်မှုများ
1998 ခုနှစ်တွင် Texas တက္ကသိုလ်မှ ပရော်ဖက်ဆာ Carl Collins မှပြုလုပ်သော စမ်းသပ်မှုတစ်ခုတွင် gamma irradiated hafnium 178m2 (the isomer hafnium-178m2 [7]) သည် ဓာတုတုံ့ပြန်မှုထက် ပြင်းအားငါးဆပိုမိုမြင့်မားသော စွမ်းအင်ကို ထုတ်လွှတ်နိုင်သည်ဟု ဆိုထားသည်။ နျူကလီးယား တုံ့ပြန်မှုထက် ပြင်းအားသုံးဆင့်နိမ့်သည်။ [8] Hf178m2 (hafnium 178m2) သည် အလားတူ တာရှည် အိုင်ဆိုတုပ်များ အကြား သက်တမ်း အရှည်ဆုံး ဖြစ်သည်- Hf178m2 (hafnium 178m2) သည် 31 နှစ် တစ်ဝက် သက်တမ်း ရှိပြီး သဘာဝ ရေဒီယို သတ္တိကြွ 1.6 ထရီလီယံ Becquerels ခန့် ရှိသည်။ Collins ၏ အစီရင်ခံစာတွင် သန့်စင်သော Hf178m2 (hafnium 178m2) တစ်ဂရမ်တွင် ခန့်မှန်းခြေ 1330 megajoules ပါ၀င်သည်၊ ၎င်းသည် TNT ပေါက်ကွဲပစ္စည်း 300 ကီလိုဂရမ် ပေါက်ကွဲပြီး ထွက်လာသော စွမ်းအင်နှင့် ညီမျှသည်ဟု ဖော်ပြထားသည်။ Collins ၏ အစီရင်ခံစာအရ ဤတုံ့ပြန်မှုတွင် စွမ်းအင်အားလုံးကို X-ray သို့မဟုတ် gamma rays ပုံစံဖြင့် ထုတ်လွှတ်ပြီး အလွန်လျင်မြန်သောနှုန်းဖြင့် စွမ်းအင်ထုတ်လွှတ်ပေးပြီး Hf178m2 (hafnium 178m2) သည် အလွန်နည်းသော ပြင်းအားဖြင့် တုံ့ပြန်နိုင်သေးသည်။ [9] ပင်တဂွန်သည် သုတေသနအတွက် ရန်ပုံငွေခွဲဝေပေးထားသည်။ စမ်းသပ်မှုတွင်၊ signal-to-noise အချိုးသည် အလွန်နည်းသည် (သိသာထင်ရှားသော အမှားအယွင်းများနှင့်အတူ) ရှိပြီး၊ ထိုအချိန်မှစ၍ United States of Defense Department of Advanced Projects Research Agency (DARPA) နှင့် JASON ကာကွယ်ရေးအကြံပေး အပါအဝင် အဖွဲ့အစည်းများစွာမှ သိပ္ပံပညာရှင်များက စမ်းသပ်မှုများ ပြုလုပ်ခဲ့သော်လည်း၊ Group [13]၊ Collins မှ အခိုင်အမာပြောဆိုထားသော အခြေအနေများအောက်တွင် ဤတုံ့ပြန်မှုကို မည်သည့်သိပ္ပံပညာရှင်မှ မအောင်မြင်နိုင်ဘဲ Collins သည် ဤတုံ့ပြန်မှုရှိကြောင်း သက်သေပြရန် ခိုင်လုံသော သက်သေမပြနိုင်ဘဲ Collins မှ စွမ်းအင်ထုတ်လွှတ်ရန်အတွက် induced gamma ray ထုတ်လွှတ်မှုနည်းလမ်းကို အဆိုပြုခဲ့သည်။ Hf178m2 (hafnium 178m2) [15]၊ သို့သော် အခြားသိပ္ပံပညာရှင်များသည် ဤတုံ့ပြန်မှုကို မရရှိနိုင်ကြောင်း သီအိုရီအရ သက်သေပြခဲ့သည်။ [16] Hf178m2 (hafnium 178m2) သည် စွမ်းအင်အရင်းအမြစ်မဟုတ်ဟု ပညာရေးအသိုင်းအဝိုင်းတွင် ကျယ်ကျယ်ပြန့်ပြန့် ယုံကြည်ထားသည်။
လျှောက်လွှာအကွက်-
Hafnium သည် incandescent lamps တွင် filament အဖြစ်အသုံးပြုသကဲ့သို့ အီလက်ထရွန်ထုတ်လွှတ်နိုင်စွမ်းကြောင့် အလွန်အသုံးဝင်သည်။ X-ray tubes များအတွက် cathode အဖြစ်အသုံးပြုပြီး hafnium နှင့် tungsten သို့မဟုတ် molybdenum ၏သတ္တုစပ်များကို ဗို့အားမြင့်ထုတ်ပြွန်များအတွက် electrodes အဖြစ်အသုံးပြုပါသည်။ X-rays အတွက် cathode နှင့် tungsten wire ထုတ်လုပ်မှုလုပ်ငန်းတွင် အသုံးများသည်။ Pure hafnium သည် ၎င်း၏ ပလတ်စတစ်ဆန်မှု၊ ပြုပြင်ရလွယ်ကူမှု၊ မြင့်မားသော အပူချိန်ခံနိုင်ရည်နှင့် ချေးခံနိုင်ရည်တို့ကြောင့် အနုမြူစွမ်းအင်စက်မှုလုပ်ငန်းတွင် အရေးပါသော ပစ္စည်းတစ်ခုဖြစ်သည်။ Hafnium တွင် ကြီးမားသောအပူနျူထရွန်ဖမ်းယူမှုဖြတ်ပိုင်းတစ်ခုပါရှိပြီး အဏုမြူဓာတ်ပေါင်းဖိုများအတွက် ထိန်းချုပ်လှံတံနှင့် အကာအကွယ်ကိရိယာအဖြစ်အသုံးပြုနိုင်သည့် စံပြနယူထရွန်စုပ်ကိရိယာတစ်ခုဖြစ်သည်။ Hafnium အမှုန့်ကို ဒုံးပျံအတွက် တွန်းအားပေးအဖြစ် အသုံးပြုနိုင်ပါတယ်။ ဓာတ်မှန်ပြွန်များ၏ cathode ကို လျှပ်စစ်လုပ်ငန်းတွင် ထုတ်လုပ်နိုင်သည်။ Hafnium အလွိုင်းသည် ဒုံးပျံများ နော်ဇယ်များနှင့် လျှောကျလာသော လေယာဉ်များအတွက် ရှေ့သို့ အကာအကွယ်အလွှာအဖြစ် ဆောင်ရွက်နိုင်ပြီး Hf Ta သတ္တုစပ်သည် သံမဏိနှင့် ခံနိုင်ရည်ရှိသော ပစ္စည်းများကို ထုတ်လုပ်ရန်အတွက် အသုံးပြုနိုင်သည်။ Hafnium ကို tungsten၊ molybdenum နှင့် tantalum ကဲ့သို့သော အပူဒဏ်ခံသတ္တုစပ်များတွင် ဖြည့်စွက်ဒြပ်စင်အဖြစ် အသုံးပြုသည်။ ၎င်း၏မြင့်မားသော မာကျောမှုနှင့် အရည်ပျော်မှတ်ကြောင့် မာကျောသောသတ္တုစပ်များအတွက် HfC ကို ပေါင်းထည့်နိုင်သည်။ 4TaCHfC ၏ အရည်ပျော်မှတ်သည် ခန့်မှန်းခြေအားဖြင့် 4215 ℃ ဖြစ်ပြီး ၎င်းသည် အမြင့်ဆုံးသော အရည်ပျော်မှတ်ဖြင့် ဒြပ်ပေါင်းတစ်ခု ဖြစ်လာသည်။ ငွေကြေးဖောင်းပွမှုစနစ်များစွာတွင် ဟက်ဖ်နီယမ်ကို ရယူနိုင်သည်။ Hafnium getter များသည် system အတွင်းရှိ အောက်ဆီဂျင်နှင့် နိုက်ထရိုဂျင်ကဲ့သို့သော မလိုအပ်သောဓာတ်ငွေ့များကို ဖယ်ရှားပေးနိုင်သည်။ Hafnium ကို အန္တရာယ်များသော လည်ပတ်မှုအတွင်း ဟိုက်ဒရောလစ်ဆီများ၏ volatilization ကိုကာကွယ်ရန် ဟိုက်ဒရောလစ်ဆီတွင် ပေါင်းထည့်သည့်အရာအဖြစ် မကြာခဏအသုံးပြုကြပြီး ပြင်းထန်သော မတည်ငြိမ်သောဂုဏ်သတ္တိများရှိသည်။ ထို့ကြောင့် ၎င်းကို စက်မှုလုပ်ငန်းသုံး ဟိုက်ဒရောလစ်ဆီတွင် ယေဘုယျအားဖြင့် အသုံးပြုကြသည်။ ဆေးဘက်ဆိုင်ရာ ဟိုက်ဒရောလစ်ဆီ။
Hafnium element ကို နောက်ဆုံးပေါ် Intel 45 nanoprocessors များတွင်လည်း အသုံးပြုပါသည်။ ဆီလီကွန်ဒိုင်အောက်ဆိုဒ် (SiO2) ၏ထုတ်လုပ်နိုင်စွမ်းနှင့် ထရန်စစ္စတာစွမ်းဆောင်ရည်ကို စဉ်ဆက်မပြတ်တိုးတက်ကောင်းမွန်လာစေရန် ၎င်း၏အထူကို လျှော့ချနိုင်မှုကြောင့် ပရိုဆက်ဆာထုတ်လုပ်သူများသည် gate dielectrics အတွက် ပစ္စည်းအဖြစ် ဆီလီကွန်ဒိုင်အောက်ဆိုဒ်ကို အသုံးပြုကြသည်။ Intel သည် 65 nanometer ထုတ်လုပ်မှုလုပ်ငန်းစဉ်ကို စတင်မိတ်ဆက်သောအခါတွင် ဆီလီကွန်ဒိုင်အောက်ဆိုဒ် gate dielectric ၏အထူကို 1.2 nanometers သို့လျှော့ချရန် ကြိုးပမ်းခဲ့သော်လည်း၊ အက်တမ်အလွှာ 5 ခုနှင့်ညီမျှသော transistor သည် ပါဝါသုံးစွဲမှုနှင့် အပူများပျံ့နှံ့လာသောအခါတွင်လည်း ခက်ခဲလာမည်ဖြစ်သည်။ အက်တမ်တစ်ခု၏ အရွယ်အစားကို လျှော့ချလိုက်သဖြင့် လက်ရှိ စွန့်ပစ်ပစ္စည်းများနှင့် မလိုအပ်သော အပူစွမ်းအင်ကို ဖြစ်ပေါ်စေသည်။ ထို့ကြောင့် လက်ရှိပစ္စည်းများကို ဆက်လက်အသုံးပြုပြီး အထူထပ်လျော့ပါက၊ gate dielectric ယိုစိမ့်မှု သိသိသာသာတိုးလာမည်ဖြစ်ပြီး transistor နည်းပညာကို ၎င်း၏ကန့်သတ်ချက်အထိ ကျဆင်းစေသည်။ ဤအရေးကြီးသောပြဿနာကိုဖြေရှင်းရန်အတွက် Intel သည် ယိုစိမ့်မှုကို 10 ဆကျော်အောင်မြင်စွာလျှော့ချပေးနိုင်သည့် gate dielectrics အစား ပိုထူသော K ပစ္စည်းများ (hafnium အခြေခံပစ္စည်းများ) ကိုအသုံးပြုရန် စီစဉ်နေပါသည်။ 65nm နည်းပညာ၏ ယခင်မျိုးဆက်များနှင့် နှိုင်းယှဉ်ပါက Intel ၏ 45nm လုပ်ငန်းစဉ်သည် ထရန်စစ္စတာသိပ်သည်းဆကို နှစ်ဆနီးပါးတိုးမြင့်စေပြီး ထရန်စစ္စတာများ၏ စုစုပေါင်းအရေအတွက်တိုးလာခြင်း သို့မဟုတ် ပရိုဆက်ဆာပမာဏကို လျှော့ချနိုင်စေပါသည်။ ထို့အပြင် transistor switching အတွက် လိုအပ်သော ပါဝါသည် နည်းပါးပြီး ပါဝါသုံးစွဲမှုကို 30% နီးပါး လျှော့ချပေးသည်။ အတွင်းပိုင်းချိတ်ဆက်မှုများကို ကြေးနီဝါယာကြိုးဖြင့် ပြုလုပ်ထားပြီး low k dielectric ဖြင့် ပြုလုပ်ထားပြီး၊ ချောမွေ့စွာ စွမ်းဆောင်ရည်ကို ပိုမိုကောင်းမွန်စေပြီး ပါဝါသုံးစွဲမှုကို လျှော့ချကာ switching speed သည် 20% ခန့် ပိုမြန်ပါသည်။
ဓာတ်သတ္တုဖြန့်ဖြူးရေး-
Hafnium သည် အများအားဖြင့် အသုံးပြုလေ့ရှိသော သတ္တုများဖြစ်သည့် bismuth၊ cadmium နှင့် mercury များထက် ပိုမိုများပြားပြီး ဘီရီလီယမ်၊ ဂျာမနီယမ်နှင့် ယူရေနီယမ်တို့ နှင့် ညီမျှသည်။ ဇာကွန်နီယမ် ပါဝင်သော သတ္တုဓာတ်အားလုံးတွင် ဟာဖနီယမ် ပါရှိသည်။ စက်မှုလုပ်ငန်းတွင်အသုံးပြုသော Zircon သည် 0.5-2% hafnium ပါရှိသည်။ ဒုတိယ ဇာကွန်နီယမ်သတ္တုရိုင်းတွင် ဘီရီလီယမ် ဇာကွန် (Alvite) တွင် ဟာဖ်နီယမ် 15% အထိ ပါဝင်နိုင်သည်။ HfO 5% ကျော်ပါရှိသော အသွင်ပြောင်း zircon၊ cyrtolite အမျိုးအစားလည်း ရှိပါသည်။ သတ္တုဓာတ်နှစ်မျိုး၏ အရန်ငွေများမှာ သေးငယ်ပြီး စက်မှုလုပ်ငန်းတွင် လက်ခံကျင့်သုံးခြင်းမရှိသေးပါ။ Hafnium သည် အဓိကအားဖြင့် zirconium ထုတ်လုပ်မှုတွင် ပြန်လည်ကောင်းမွန်သည်။
၎င်းသည် zirconium သတ္တုရိုင်းအများစုတွင်တည်ရှိသည်။ [18] [19] အဘယ်ကြောင့်ဆိုသော် အပေါ်ယံလွှာတွင် ပါဝင်မှု အလွန်နည်းပါးသောကြောင့် ဖြစ်သည်။ ၎င်းသည် မကြာခဏဆိုသလို ဇာကွန်နီယမ်နှင့် အတူရှိနေကာ သီးခြားသတ္တုရိုင်းမရှိပါ။
ပြင်ဆင်မှုနည်းလမ်း-
1. ၎င်းကို hafnium tetrachloride ၏ မဂ္ဂနီဆီယမ် လျှော့ချမှု သို့မဟုတ် hafnium iodide ၏ အပူပိုင်း ပြိုကွဲမှု ဖြင့် ပြင်ဆင်နိုင်သည်။ HfCl4 နှင့် K2HfF6 ကို ကုန်ကြမ်းအဖြစ်လည်း အသုံးပြုနိုင်သည်။ NaCl KCl HfCl4 သို့မဟုတ် K2HfF6 တွင် electrolytic ထုတ်လုပ်မှုလုပ်ငန်းစဉ်သည် zirconium ၏လျှပ်စစ်ဓာတ်ထုတ်လုပ်မှုနှင့်ဆင်တူသည်။
2. Hafnium သည် zirconium နှင့် အတူတည်ရှိပြီး hafnium အတွက် သီးခြားကုန်ကြမ်းမရှိပါ။ ဟက်ဖ်နီယမ်ထုတ်လုပ်ခြင်းအတွက် ကုန်ကြမ်းသည် ဇာကွန်နီယမ်ကို ထုတ်လုပ်သည့်လုပ်ငန်းစဉ်တွင် ခွဲထုတ်ထားသည့် အကြမ်းထည် ဟက်ဖ်နီယမ်အောက်ဆိုဒ်ဖြစ်သည်။ အိုင်းယွန်းလဲလှယ်ခြင်းအစေးကို အသုံးပြု၍ ဟက်ဖ်နီယမ်အောက်ဆိုဒ်ကို ထုတ်ယူပြီး ဤဟဖ်နီယမ်အောက်ဆိုဒ်မှ သတ္တုဟက်ဖ်နီယမ်ကို ပြင်ဆင်ရန်အတွက် ဇာကွန်နီယမ်ကဲ့သို့ တူညီသောနည်းလမ်းကို အသုံးပြုပါ။
3. ၎င်းကို ဆိုဒီယမ်ဖြင့် လျှော့ချခြင်းဖြင့် hafnium tetrachloride (HfCl4) ကို အပူပေးခြင်းဖြင့် ပြင်ဆင်နိုင်သည်။
ဇာကွန်နီယမ်နှင့် ဟက်ဖ်နီယမ်ကို ပိုင်းခြားရန် အစောဆုံးနည်းလမ်းများမှာ ဖလိုရင်းဝင် ရှုပ်ထွေးသော ဆားများ၏ အပိုင်းပိုင်းပုံဆောင်ခဲများနှင့် ဖော့စဖိတ်၏ အပိုင်းအစများ မိုးရွာသွန်းခြင်း ဖြစ်သည်။ ဤနည်းလမ်းများသည် လည်ပတ်ရန် ခက်ခဲပြီး ဓာတ်ခွဲခန်းအသုံးပြုရန် ကန့်သတ်ထားသည်။ အပိုင်းခွဲပေါင်းခံခြင်း၊ သတ္တုထုတ်ယူခြင်း၊ အိုင်းယွန်းလဲလှယ်ခြင်းနှင့် အပိုင်းပိုင်းစုပ်ယူခြင်းကဲ့သို့သော ဇီးကိုနီယမ်နှင့် ဟက်ဖ်နီယမ်ကို ခွဲထုတ်ခြင်းအတွက် နည်းပညာအသစ်များသည် တစ်ခုပြီးတစ်ခု ပေါ်ထွက်ခဲ့ပြီး၊ အသုံးများသော ခွဲခြားခြင်းစနစ်နှစ်ခုမှာ thiocyanate cyclohexanone စနစ်နှင့် tributyl phosphate nitric acid စနစ်တို့ဖြစ်သည်။ အထက်ဖော်ပြပါ နည်းလမ်းများဖြင့် ရရှိသော ထုတ်ကုန်များအားလုံးသည် ဟာဖ်နီယမ်ဟိုက်ဒရောဆိုဒ်ဖြစ်ပြီး သန့်စင်သော ဟက်ဖ်နီယမ်အောက်ဆိုဒ်ကို သတ္တုဓာတ်ဖြင့် ထုတ်ယူနိုင်သည်။ မြင့်မားသောသန့်ရှင်းစင်ကြယ်သော ဟက်ဖ်နီယမ်ကို အိုင်းယွန်းလဲလှယ်မှုနည်းလမ်းဖြင့် ရရှိနိုင်သည်။
စက်မှုလုပ်ငန်းတွင်၊ သတ္တု hafnium ထုတ်လုပ်မှုတွင် Kroll လုပ်ငန်းစဉ်နှင့် Debor Aker လုပ်ငန်းစဉ်နှစ်ခုစလုံး ပါဝင်လေ့ရှိသည်။ Kroll လုပ်ငန်းစဉ်တွင် သတ္တုမဂ္ဂနီဆီယမ်ကို အသုံးပြု၍ hafnium tetrachloride လျှော့ချခြင်း ပါဝင်သည်။
2Mg+HfCl4- → 2MgCl2+Hf
အိုင်အိုဒင်းရှင်းနည်းလမ်းဟုလည်းသိကြသော Debor Aker နည်းလမ်းကို ဟက်ဖ်နီယမ်ကဲ့သို့ ရေမြှုပ်သန့်စင်ရန်နှင့် ပျော့ပြောင်းနိုင်သောသတ္တု hafnium ရရှိရန် အသုံးပြုသည်။
5. ဟက်ဖ်နီယမ်၏ အရည်ကျိုမှုသည် အခြေခံအားဖြင့် ဇာကွန်နီယမ်နှင့် တူညီသည်-
ပထမအဆင့်မှာ သတ္တုရိုင်းများ ဆွေးမြေ့ခြင်း (Zr, Hf) Cl ရရှိရန် နည်းလမ်းသုံးမျိုးပါဝင်သည်- ဇာကွန်၏ ကလိုရင်းပြုလုပ်ခြင်း ဖြစ်သည်။ Zircon ၏ Alkali အရည်ပျော်ခြင်း။ Zircon သည် 600 ဝန်းကျင်တွင် NaOH ဖြင့် အရည်ပျော်ပြီး (Zr, Hf) O ၏ 90% ကျော်သည် Na (Zr, Hf) O အဖြစ်သို့ ပြောင်းလဲသွားကာ SiO သည် ရေတွင်ပျော်ဝင်ကာ NaSiO အဖြစ်သို့ ပြောင်းလဲသွားကာ ဖယ်ရှားရန်အတွက် ဖြစ်သည်။ Na (Zr, Hf) O ကို HNO တွင် ပျော်ဝင်ပြီးနောက် Zirconium နှင့် hafnium ကို ခွဲထုတ်ရန်အတွက် မူလအဖြေအဖြစ် အသုံးပြုနိုင်သည်။ သို့သော်လည်း SiO colloids များပါဝင်မှု သည် ဆားဗေးထုတ်ယူမှုကို ခက်ခဲစေသည်။ KSiF ဖြင့် Sinter ပြီး K (Zr, Hf) F ဖြေရှင်းချက်ရရှိရန် ရေတွင်စိမ်ပါ။ အဖြေသည် အပိုင်းပိုင်းပုံဆောင်ခဲများဖြင့် ဇာကွန်နီယမ်နှင့် ဟက်ဖ်နီယမ်ကို ခွဲခြားနိုင်သည်။
ဒုတိယအဆင့်မှာ ဟိုက်ဒရိုကလိုရစ်အက်ဆစ် MIBK (methyl isobutyl ketone) စနစ်နှင့် HNO-TBP (tributyl phosphate) စနစ်တို့ကို အသုံးပြု၍ ဆားကွန်နီယမ်နှင့် ဟက်ဖ်နီယမ်ကို ခွဲထုတ်ခြင်း ဖြစ်သည်။ HfCl နှင့် ZrCl အကြား အငွေ့ဖိအား ကွာခြားချက်ကို အသုံးပြု၍ multi-stage အပိုင်းပိုင်းခွဲခြင်းနည်းပညာကို မြင့်မားသောဖိအား (လေထု 20 အထက်) အောက်တွင် အရည်ပျော်ခဲ့သည်၊ ၎င်းသည် ဒုတိယ chlorination လုပ်ငန်းစဉ်ကို သက်သာစေပြီး ကုန်ကျစရိတ်ကို လျှော့ချပေးနိုင်သည့် နည်းပညာဖြစ်သည်။ သို့သော်လည်း (Zr, Hf) Cl နှင့် HCl တို့၏ သံချေးတက်ခြင်း ပြဿနာကြောင့် သင့်လျော်သော အပိုင်းပိုင်းကော်လံပစ္စည်းများကို ရှာတွေ့ရန် မလွယ်ကူသည့်အပြင် ZrCl နှင့် HfCl တို့၏ အရည်အသွေးကိုလည်း လျော့ပါးစေပြီး သန့်စင်မှုကုန်ကျစရိတ်ကို တိုးစေသည်။ 1970 ခုနှစ်များတွင်၎င်းသည်အလယ်အလတ်အပင်စမ်းသပ်ခြင်းအဆင့်တွင်ရှိနေဆဲဖြစ်သည်။
တတိယအဆင့်သည် လျှော့ချရန်အတွက် အစိမ်းလိုက် HfCl ရရှိရန် HfO ၏ ဒုတိယကလိုရင်းပြုခြင်း ဖြစ်သည်။
စတုတ္ထအဆင့်မှာ HfCl နှင့် မဂ္ဂနီဆီယမ်လျှော့ချခြင်းကို သန့်စင်ခြင်း ဖြစ်သည်။ ဤလုပ်ငန်းစဉ်သည် ZrCl ၏သန့်စင်ခြင်းနှင့်လျှော့ချခြင်းနှင့်အတူတူပင်ဖြစ်ပြီးရရှိလာသောတစ်ပိုင်းကုန်ချောထုတ်ကုန်သည်ကြမ်းသောရေမြှုပ် hafnium ဖြစ်သည်။
ပဉ္စမအဆင့်မှာ MgCl ကိုဖယ်ရှားပြီး ပိုလျှံနေသောသတ္တုမဂ္ဂနီဆီယမ်ကို ပြန်လည်ရရှိရန်အတွက် ပေါင်းခံထားသောရေမြှုပ်ဟက်ဖ်နီယမ်ကို လေဟာနယ်ဖြန်ဖြေပေးခြင်းဖြင့် သတ္တုမဂ္ဂနီဆီယမ်၏အချောထည်ကိုရရှိစေပါသည်။ မဂ္ဂနီဆီယမ် အစား ဆိုဒီယမ်ကို လျှော့ချပေးလျှင် ပဉ္စမအဆင့်ကို ရေနှစ်မြှုပ်ခြင်းသို့ ပြောင်းလဲသင့်သည်။
သိုလှောင်မှုနည်းလမ်း-
အေးပြီး လေဝင်လေထွက်ကောင်းတဲ့ ဂိုဒေါင်မှာ သိမ်းဆည်းပါ။ မီးပွားများနှင့် အပူအရင်းအမြစ်များမှ ဝေးဝေးထားပါ။ ဓာတ်တိုးဆန့်ကျင်ပစ္စည်းများ၊ အက်ဆစ်၊ ဟေလိုဂျင်စသည်ဖြင့် သီးခြားသိမ်းဆည်းထားသင့်ပြီး ရောနှောသိုလှောင်ခြင်းကို ရှောင်ကြဉ်သင့်သည်။ ပေါက်ကွဲနိုင်သောအလင်းရောင်နှင့် လေဝင်လေထွက် အထောက်အကူပြုပစ္စည်းများကို အသုံးပြုခြင်း။ မီးပွားဖြစ်နိုင်ခြေရှိသော စက်ကိရိယာများနှင့် ကိရိယာများအသုံးပြုခြင်းကို တားမြစ်ပါ။ သိုလှောင်သည့်နေရာသည် ယိုစိမ့်မှုမဖြစ်အောင် သင့်လျော်သောပစ္စည်းများ တပ်ဆင်ထားသင့်သည်။
တင်ချိန်- စက်တင်ဘာ ၂၅-၂၀၂၃