Hafnium ist ein seltenes, hochschmelzendes Metall, das stahlähnlich aussieht und korrosionsbeständig ist. Sein Kernwert erstreckt sich auf zwei Hauptlinien: Nuklearleistung und Halbleiterleistung. In der Nuklearindustrie hat Hafnium einen extrem hohen Absorptionsquerschnitt für thermische Neutronen, was es zu einem der bevorzugten Materialien für Steuerstäbe in Druckwasserreaktoren macht; nach Neutronenabsorption bleibt es langlebig, strahlungsresistent und widerstandsfähig gegenüber Korrosion durch das Kühlmittel des Primärkreislaufs, sodass eine einzelne Steuerstabbaugruppe jahrelang im Reaktor dienen kann und direkt die Reaktorleistungsregelung und die Notabschaltsicherheit bestimmt. In der Halbleiterindustrie ersetzte Hafniumdioxid als High-k-Gate-Dielektrikum das Siliziumdioxid-Gate-Oxid, das jahrzehntelang in fortgeschrittenen Logikchips beim 45-Nanometer-Knoten und darunter diente, und ließ Transistorgates weiter schrumpfen, ohne dass der Leckstrom anschwoll – eine der wichtigsten Materialverschiebungen im integrierten Schaltungsbau der letzten zwei Jahrzehnte und unverzichtbar für nahezu jeden modernen CPU, GPU und mobilen SoC. Hafnium wird zudem in Hochleistungs-Zündkerzen, Plasmaschneideelektroden, feuerfesten Legierungen und hitzebeständigen Beschichtungen sowie in bestimmten Spezial-Röntgentargets und Plasmaätzen-Elektroden verwendet. Da Hafnium und Zirkon chemische nahe Zwillinge sind und in der Natur immer gemeinsam vorkommen, ist die Trennung äußerst schwierig; Hafnium ist seit langem ein Nebenprodukt der Zirkonschmelze, in kleinen Mengen aber von hohem Wert.
Hafniumdioxid (HfO2) ist die wichtigste Verbindung des Hafniums im Halbleiterzeitalter; als High-k-Gate-Dielektrikum ist es zum Standardmaterial in fortschrittlichen CMOS-Chips geworden und wird zudem als hochbrechender Dünnfilm in optischen Beschichtungen sowie als Hochtemperaturkeramik verwendet. Hafniumtetrachlorid (HfCl4) ist eine Schlüsselzwischenstufe beim Hafniumschmelzen und bei der chemischen Dampfphasenabscheidung, zur Herstellung von Hafniummetall, Hafniumdioxid-Dünnfilmen und bestimmten Katalysatoren. Hafniumcarbid (HfC) ist eine der am höchsten schmelzenden binären Verbindungen überhaupt, mit einem Schmelzpunkt nahe 3.900 Grad C; extrem hart und hoch ablationsbeständig, wird es in Raketendüsen, Vorderkanten von Wiedereintrittsfahrzeugen, Hochtemperaturofeneinbauten und superharten Schneidstoffbeschichtungen verwendet und nimmt eine Sonderstellung unter den Werkstoffen für extreme Thermoumgebungen ein. Darüber hinaus werden Hafniumoxychlorid, Hafniumoxynitrid und ähnliche Verbindungen nur in kleinen Mengen in Halbleiter-Vorstufen und Spezialoptikbeschichtungen verwendet und gelangen nicht in Massenverbraucherprodukte.
