Среди инновационных технологий, используемых в микроэлектронике при производстве транзисторов, применяемых в системах автоматизации, перспективно внедрение диэлектриков на основе редкоземельного металла гафния с высоким коэффициентом диэлектрической проницаемости и использованием в транзисторах металлического затвора.
При этом предельно тонкий слой диоксида кремния в транзисторе был заменен на более толстый слой материала на базе солей гафния. В результате ток утечки у гафния в транзисторе удалось сократить более чем в 10 раз по сравнению с током утечки диоксида кремния, сохранив при этом возможность корректно и стабильно управлять работой транзистора.
Внедрение гафния перспективно при переходе к технологии производства микросхем с топологическими размерами менее 45 нм. Это техническое решение используют с момента появления планарных полупроводниковых транзисторов с поликремниевым затвором с МОП-структурой (металл-оксид-полупроводник). Такая структура состоит из металла и полупроводника, разделенных слоем диоксида кремния (SiO2).
Транзисторы на основе МОП-структур называют полевыми, или МОП (MOSFET)-транзисторами.
Гафний – редкоземельный элемент таблицы Менделеева, эластичный, устойчивый к коррозии, по химическим свойствам похожий на цирконий.
В отличие от кремния, запасов гафния на Земле немного, но его хватит для массового производства миллионов микросхем-чипов, так как при их производстве расход этого редкоземельного элемента минимальный. Даже если взять весь объем гафния, необходимый для производства микросхем, на одной пластине площадью 300 мм его будет невозможно разглядеть невооруженным глазом.
Ежегодно все страны мира, вместе взятые, добывают около 50 т гафния. Он не встречается в виде жил, как золото или некоторые другие металлы, а вырабатывается в качестве побочного продукта при получении диоксида циркония.
Около 60–70% полученного при добыче гафния идет на производство стержней, используемых для управления реакцией деления нуклидов в ядерных реакторах. Часть гафния идет на изготовление сплавов, применяемых при производстве авиационных двигателей.