未来明星陶瓷之—氧化锆

上面2个闪闪亮的石头，一颗就是“XX恒久远，一颗就破产”的钻石，另外一个颗就是在义乌小商品城中或者十元店里能够大把抓的“水钻”，大读者你们能分的清楚么？欢迎大家踊跃留言。

大家不要疑惑，小编今天不是教大家如何识别钻石真假，而是要跟大家聊一个看似平凡，但却潜力无限的明日之星陶瓷材料：氧化锆。

氧化锆VS氧化铝

前面咱们已经讲了氧化铝，这里总结一下两者物理特性的差别。

需要说明的是，我们能查到的数据都是在一定条件下(温度，压力，晶型)进行测量的，所以网络上的数据仅供参考。如果诸位要使用这类材料，并且对这些材料的某些特性很敏感的时候，务必要在你使用的条件下重新测量这个数据。这些前期的投资会让以后的生产加工减少很多干扰因素。但以小编多年从业经验来看，多数企业都不怎么关注这个问题。在选择材料应用的时候，这些网络数据是可以参考。比如氧化锆的熔点就比氧化铝要高出700℃，这意味着如果产品的加工过程中存在高于2054℃的条件，那首选材料肯定是氧化锆了。

从大自然中获得氧化锆

锆主要是从含锆的矿石中获得。自然界存在的锆矿石主要有2种，它们长这样↓↓↓

其中锆英石是硅酸锆，氧化锆含量65%左右，是主要的炼锆矿石。另外斜锆矿主要氧化锆，纯度>98%。

我国目前90%的锆矿需要进口。(天朝上国，地大物博这些话见鬼去吧)。顺便说一句，我国在矿业资源上是一个相对贫乏的国家，锆矿45%投入了建材，卫生陶瓷等行业。而相对高端的锆材料不到20%。都再次呼吁行业精英们，好钢用在刀刃上，多向高附加值的锆产品进军。

氧化锆为何有“明日之星”的潜力？

目前半导体行业投资主要有两块，一个逻辑芯片，一个存储芯片，其中存储芯片的市场份额远远高于逻辑芯片。常见的存储芯片有两种：一种将DRAM，一种叫SRAM。

在1921年有人提出另外一种存储技术(FRAM)，直到1993美国Ramtron成功开发出款具有4K存储量的FRAM。FRAM技术的优势在于可以极低的功耗来进行存储，随着便携式电子普及，这个优势越来越明显。它的主要原理是采用了一种叫做“铁电效应”的材料PZT(铅锆钛陶瓷)。它存储原理在于可以通过电压来修改剩余电场的方向，从而记录0、1，如下右图。

PZT其实使一个很好功能材料，但是因为Pb(铅)是一种环境不友好的物质，被很多环保法令禁止使用，所以目前这个技术开发难点就是寻找一种不含铅的铁电陶瓷。通过不懈的努力，目前找到了2种有潜力的材料，一种是氧化铪，另一种就是氧化锆。这里不必深究其具体原理如何，小编只提供给大家最直接有用的信息(如何切入)。

半导体主要使用的是2维的材料，主要锆材料如下：

①用于ALD的含锆的有机金属化合物，这个材料的加工工艺就有点像提纯5N氧化铝的制程一样，是由金属与有机物反应生成。目前这个化工过程问题就是安全性问题，一般金属有机化合物的脾气都非常暴躁。大家可以感受一下它的“不平凡”。

②用于PVD工艺氧化锆靶材。

③用于涂布工艺含锆化合物，这个东西对大家就比较熟悉了，湿法生产氧化锆的过程大多数是使用锆盐与碱反应，但是再半导体中，固体中膜中对金属杂质离子的要求是非常高的，所以多数情况都会选择与ALD类似金属有机化合物来与高纯度溶剂反应生成。

为什么说这个材料是明日之星？便携式电子产品是一个大趋势，便携式是目前的挑战在于如何提高产品的续航能力。目前大家主攻的有2个方向，一个是提高电池的能量密度(KW/g)，一个是要降低数据处理的功耗(W/Kb)，降低功耗最先成功的案例就是当年arm 公司开发的ARM构架与intel的X86构架，台式机不存在功耗问题，所以X86几乎垄断台式机；但是因为ARM的功耗小，所以移动式处理器基本都是ARM；FRAM是一个很有希望能够进一步降低功耗的技术。FRAM技术的核心材料：氧化锆，氧化铪。

目前两个材料都有不同的团队在开发，到底那个材料能胜出？估计大家都还猜不到，但是有科学家已经在尝试将两种化合物杂合到一起，实验表现也都不错。

千言万语一句话，是时候提前布局文中提到工艺所使用的含锆材料啦~~~