Verbindungen, in denen Zirkonium in der Natur am Häufigsten vorkommt:

• Zirkon (Silikat ZrSiO₄)
• Baddeleyit (Dioxid ZrO₂, siehe auch Zirkoniumdioxid)

Zirkonium ist sehr korrosionsbeständig. Es wird zu dem Bau für chemische Anlagen benutzt. Da der Einfangquerschnitt von Zirkonium für thermische Neutronen sehr klein ist, werden seine Legierungen (die meistens Zinn oder Niob enthalten) für die Hüllrohre von Uranbrennstäben in dem Reaktorbau (Kernkraftwerk) benutzt. Zirkoniumlegierungen werden auch für chirurgische Instrumente benutzt. Zirkoniumverbindungen wie Zirkoniumdioxid oder Zirkoniumsilikat dienen zur Herstellung feuerfester Auskleidungen in Tiegeln und Behältern.

In der Halbleiterindustrie werden voraussichtlich ab 2007 bis 2008 für das Gate-Oxid von FETs so genannte high-k Materialien benutzt. Zur Zeit wird das Oxid von Silizium SiO₂ benutzt. Durch die fortschreitende Verkleinerung der Transistoren muss auch das Gate-Oxid dünner werden. Für die geplanten Prozesse wie 90 nm und 65 nm sind Oxiddicken von 1,1-1,6 nm notwendig.

Je dünner das Gate-Oxid, desto größer ist aber der Leckstrom vom Gate in den Halbleiter. Um den Leckstrom zu verringern, sucht man Materialien, mit einer höheren Dielektrizitäts-Konstante ε_r als SiO₂. Letzters hat ε_r = 3,9. Zirkonium-Oxid ZrO₂ hingegen erreicht ε_r = 25. Das ebenfalls als high-k Material eingesetzte Hafnium-Oxid erreicht bis zu ε_r = 30 - 40.

Das Gate in dem FET funktioniert ungefähr wie ein Kondensator. Durch eine angelegte Spannung werden an beiden Elektroden entgegensetzte Ladungen gesammelt. Die Ladung in dem Kanal (Inversions-Zone) führt zur Leitung des FETs. Die Ladung ist dabei Q = CU. Beim Plattenkondensator ist

.

Würde man die Gate-Oxid-Dicke d erhöhen, sinkt die Kapazität. Dadurch stehen bei gleicher angelegter Gate-Spannung U_GS weniger Elektronen in dem Kanal zur Verfügung und der FET leitet schlechter. Das ist gleichbedeutend mit einer Erhöhung der Threshold-Spannung U_T. Um die Ladung konstant zu halten, muss man die Dielektrizitäts-Konstate ε = ε₀ε_r erhöhen.

In der Prozesstechnik wird die so genannte Equivalent Oxide Thickness EOT eingeführt. Sie gibt die äquivalente Oxid-Dicke an. Das ist wegen einer quantenmechanisch begründeten Verschiebung des Schwerpunktes der Ladungsverteilung von der Oberfläche in den Halbleiter hinein notwendig. Deshalb ist sie ein bißchen größer als die physikalische Oxid-Dicke. Sie bezieht sich auf das Dielektrikum SiO₂.

Durch die Verwendung von high-k Materialien (k = ε_r) kann die Oxiddicke bei gleichbleibender EOT um den Faktor

erhöht werden. Damit sinkt der Gate-Leckstrom beträchtlich.

• Abbildung in der Elementansammlung von Pniok (http://www.pniok.de/zr.htm)
• Abbildungen und Details in der ELEMENTE-BÖRSE www.seltenerden.de (http://www.seltenerden.de?arg=zoom&art=139&element=Zr&linkid=wiki-Zr) (deutsch)