1314-23-4 / 未來明星陶瓷之—氧化鋯

上面2個(gè)閃閃亮的石頭，一顆就是“XX恒久遠(yuǎn)，一顆就破產(chǎn)”的鉆石，另外一個(gè)顆就是在義烏小商品城中或者十元店里能夠大把抓的“水鉆”，大讀者你們能分的清楚么？歡迎大家踴躍留言。

大家不要疑惑，小編今天不是教大家如何識(shí)別鉆石真假，而是要跟大家聊一個(gè)看似平凡，但卻潛力無限的明日之星陶瓷材料：氧化鋯。

氧化鋯VS氧化鋁

前面咱們已經(jīng)講了氧化鋁，這里總結(jié)一下兩者物理特性的差別。

需要說明的是，我們能查到的數(shù)據(jù)都是在一定條件下(溫度，壓力，晶型)進(jìn)行測(cè)量的，所以網(wǎng)絡(luò)上的數(shù)據(jù)僅供參考。如果諸位要使用這類材料，并且對(duì)這些材料的某些特性很敏感的時(shí)候，務(wù)必要在你使用的條件下重新測(cè)量這個(gè)數(shù)據(jù)。這些前期的投資會(huì)讓以后的生產(chǎn)加工減少很多干擾因素。但以小編多年從業(yè)經(jīng)驗(yàn)來看，多數(shù)企業(yè)都不怎么關(guān)注這個(gè)問題。在選擇材料應(yīng)用的時(shí)候，這些網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)是可以參考。比如氧化鋯的熔點(diǎn)就比氧化鋁要高出700℃，這意味著如果產(chǎn)品的加工過程中存在高于2054℃的條件，那首選材料肯定是氧化鋯了。

從大自然中獲得氧化鋯

鋯主要是從含鋯的礦石中獲得。自然界存在的鋯礦石主要有2種，它們長(zhǎng)這樣↓↓↓

其中鋯英石是硅酸鋯，氧化鋯含量65%左右，是主要的煉鋯礦石。另外斜鋯礦主要氧化鋯，純度>98%。

我國(guó)目前90%的鋯礦需要進(jìn)口。(天朝上國(guó)，地大物博這些話見鬼去吧)。順便說一句，我國(guó)在礦業(yè)資源上是一個(gè)相對(duì)貧乏的國(guó)家，鋯礦45%投入了建材，衛(wèi)生陶瓷等行業(yè)。而相對(duì)高端的鋯材料不到20%。都再次呼吁行業(yè)精英們，好鋼用在刀刃上，多向高附加值的鋯產(chǎn)品進(jìn)軍。

氧化鋯為何有“明日之星”的潛力？

目前半導(dǎo)體行業(yè)投資主要有兩塊，一個(gè)邏輯芯片，一個(gè)存儲(chǔ)芯片，其中存儲(chǔ)芯片的市場(chǎng)份額遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于邏輯芯片。常見的存儲(chǔ)芯片有兩種：一種將DRAM，一種叫SRAM。

在1921年有人提出另外一種存儲(chǔ)技術(shù)(FRAM)，直到1993美國(guó)Ramtron成功開發(fā)出第一款具有4K存儲(chǔ)量的FRAM。FRAM技術(shù)的優(yōu)勢(shì)在于可以極低的功耗來進(jìn)行存儲(chǔ)，隨著便攜式電子普及，這個(gè)優(yōu)勢(shì)越來越明顯。它的主要原理是采用了一種叫做“鐵電效應(yīng)”的材料PZT(鉛鋯鈦陶瓷)。它存儲(chǔ)原理在于可以通過電壓來修改剩余電場(chǎng)的方向，從而記錄0、1，如下右圖。

PZT其實(shí)使一個(gè)很好功能材料，但是因?yàn)镻b(鉛)是一種環(huán)境不友好的物質(zhì)，被很多環(huán)保法令禁止使用，所以目前這個(gè)技術(shù)開發(fā)難點(diǎn)就是尋找一種不含鉛的鐵電陶瓷。通過不懈的努力，目前找到了2種有潛力的材料，一種是氧化鉿，另一種就是氧化鋯。這里不必深究其具體原理如何，小編只提供給大家最直接有用的信息(如何切入)。

半導(dǎo)體主要使用的是2維的材料，主要鋯材料如下：

①用于ALD的含鋯的有機(jī)金屬化合物，這個(gè)材料的加工工藝就有點(diǎn)像提純5N氧化鋁的制程一樣，是由金屬與有機(jī)物反應(yīng)生成。目前這個(gè)化工過程最大問題就是安全性問題，一般金屬有機(jī)化合物的脾氣都非常暴躁。大家可以感受一下它的“不平凡”。

②用于PVD工藝氧化鋯靶材。

③用于涂布工藝含鋯化合物，這個(gè)東西對(duì)大家就比較熟悉了，濕法生產(chǎn)氧化鋯的過程大多數(shù)是使用鋯鹽與堿反應(yīng)，但是再半導(dǎo)體中，固體中膜中對(duì)金屬雜質(zhì)離子的要求是非常高的，所以多數(shù)情況都會(huì)選擇與ALD類似金屬有機(jī)化合物來與高純度溶劑反應(yīng)生成。

為什么說這個(gè)材料是明日之星？便攜式電子產(chǎn)品是一個(gè)大趨勢(shì)，便攜式是目前最大的挑戰(zhàn)在于如何提高產(chǎn)品的續(xù)航能力。目前大家主攻的有2個(gè)方向，一個(gè)是提高電池的能量密度(KW/g)，一個(gè)是要降低數(shù)據(jù)處理的功耗(W/Kb)，降低功耗最先成功的案例就是當(dāng)年arm 公司開發(fā)的ARM構(gòu)架與intel的X86構(gòu)架，臺(tái)式機(jī)不存在功耗問題，所以X86幾乎壟斷臺(tái)式機(jī)；但是因?yàn)锳RM的功耗小，所以移動(dòng)式處理器基本都是ARM；FRAM是一個(gè)很有希望能夠進(jìn)一步降低功耗的技術(shù)。FRAM技術(shù)的核心材料：氧化鋯，氧化鉿。

目前兩個(gè)材料都有不同的團(tuán)隊(duì)在開發(fā)，到底那個(gè)材料能勝出？估計(jì)大家都還猜不到，但是有科學(xué)家已經(jīng)在嘗試將兩種化合物雜合到一起，實(shí)驗(yàn)表現(xiàn)也都不錯(cuò)。

千言萬語一句話，是時(shí)候提前布局文中提到工藝所使用的含鋯材料啦~~~