תחמוצת טנטלום

מתוך ויקיפדיה, האנציקלופדיה החופשית
קפיצה אל: ניווט, חיפוש
תחמוצת טנטלום
פרטים
שם סיסטמטי Ditantalum pentaoxide
נוסחה כימית Ta2O5
מסה מולקולרית g/mol‏ 441.893
מספר CAS 1314-61-0
צפיפות g/cm3‏ 8.20
מצב צבירה בטמפרטורת החדר מוצק
טמפרטורת היתוך 1,872 °C
מקדם שבירה (nD) 2.275

תחמוצת טנטלום היא תרכובת כימית אי-אורגנית בעלת הנוסחה הכימית Ta2O5. התחמוצת היא מוצק לבן שאינו מסיס כלל. ניתן לפרק את התחמוצת באמצעות בסיסים חזקים ובאמצעות חומצה הידרופלואורית. תחמוצת טנטלום היא תחמוצת אינרטית בעלת מקדם שבירה גבוה ומקדם בליעה אופטי נמוך, שהופכים אותה לשימושית עבור ציפויים שונים.[1].

צורה בטבע[עריכת קוד מקור | עריכה]

בטבע התחמוצת מופיעה במינרלים טנטלייט וקולומבייט (קולומביום הוא שם שיצא משימוש ליסוד ניוביום). תערובת של שני מינרלים אלה מכונה קולטן.

שימושים[עריכת קוד מקור | עריכה]

קבלים המבוססים על תחמוצת טנטלום

בזכות המקדם הדיאלקטרי הגבוה (כ-25) ופער האנרגיה הגדול יחסית (3.8-5.3 אלקטרון וולט) תחמוצת הטנטלום שימושית כחומר הדיאלקטרי בקבלים. קבלים אלה, המכונים לעתים "קבלי טנטלום", משמשים באלקטרוניקה בתעשיית הרכב, בטלפונים סלולריים ועוד.

אותן תכונות הופכות את תחמוצת הטנטלום לאטרקטיבית גם בקבלים במיקרואלקטרוניקה. בשנות התשעים תחמוצת הטנטלום נחקרה באינטנסיביות בתור תחליף אפשרי לתחמוצת סיליקון המשמשת כתחמוצת השער בהתקני MOSFET.[2],[3] למרות שהמקדם הדיאלקטרי ופער האנרגיה מתאימים ליישומים כאלה, מבנה הפסים של התחמוצת פוסל אותה. בפרט, פס ההולכה של התחמוצת קרוב מידי לפס ההולכה של סיליקון (פחות מחצי אלקטרון וולט)[4] מה שמונע מהתחמוצת לחסום מעבר של אלקטרונים מהסיליקון לתוכה. למרות שאינה מתאימה להתקני MOSFET על סיליקון, תכונותיה מאפשרות שימושים בקבלי "מתכת-מבודד-מתכת" (MIM), ומחקרים הצביעו גם על אפליקציות בתוך השכבה לכליאת המטען בזיכרונות פלאש.[5],[6] לאחרונה, תחמוצת טנטלום מושכת עניין באקדמיה[7]ובתעשיה[8] עבור התקני זיכרון מסוג resistive switching.

הערות שוליים[עריכת קוד מקור | עריכה]

  1. ^ Fairbrother, Frederick (1967). The Chemistry of Niobium and Tantalum. New York: Elsevier Publishing Company, 1–28. ISBN 978-0-444-40205-9. 
  2. ^ Ezhilvalavan, S.; Tseng, T. Y. (1999). "Preparation and properties of tantalum pentoxide (Ta2O5) thin films for ultra large scale integrated circuits (ULSIs) application - a review". Journal of Materials Science: Materials in Electronics 10 (1): 9-31. doi:10.1023/A:1008970922635. 
  3. ^ Chaneliere, C; Autran, J L; Devine, R A B; Balland, B (1998). "Tantalum pentoxide (Ta2O5) thin films for advanced dielectric applications". Materials Science and Engineering: R 22 (6): 269-322. doi:10.1016/S0927-796X(97)00023-5. 
  4. ^ Robertson, J (2006). "High dielectric constant gate oxides for metal oxide Si transistors". Reports on Progress in Physics 69 (2): 327-396. doi:10.1088/0034-4885/69/2/R02. 
  5. ^ Wang, X; et al (2004). "A Novel MONOS-Type Nonvolatile Memory Using High-\kappa Dielectrics for Improved Data Retention and Programming Speed". IEEE Transactions on Electron Devices 51 (4): 597. doi:10.1109/TED.2004.824684. 
  6. ^ Zhu, H; et al (2013). "Design and Fabrication of Ta2O5 Stacks for Discrete Multibit Memory Application". IEEE Transactions on Nanotechnology 12 (6): 1151-1157. doi:10.1109/TNANO.2013.2281817. 
  7. ^ Yoon, J.H; et al (2014). "Highly Uniform, Electroforming-Free, and Self-Rectifying Resistive Memory in the Pt/Ta2O5/HfO2-x/TiN Structure". Advanced Functional Materials. doi:10.1002/adfm.201400064. 
  8. ^ Lee, M-.J; et al (2011). "A fast, high-endurance and scalable non-volatile memory device made from asymmetric Ta2O5-x/TaO2-x bilayer structures". Nature Materials 10: 625. doi:10.1038/NMAT3070.