双稀土元素Ce,Nd共掺杂SnO2电性能的第一性原理研究

• 作者: 于双淼 王景芹 陈令 刘周
• 来源期刊: 稀有金属
• 学科: 工学
• 关键词: 电接触材料 第一性原理 SnO2 稀土元素共掺杂 电性能
• 年，卷（期）: 2020,（11）
• 所属期刊栏目: 研究论文
• 页码范围: 1177-1183
• 页数: 7页
• 分类号: TG146.1+5
• 语种: 中文
• DOI: 10.13373/j.cnki.cjrm.XY19040015

摘要

新型AgSnO2材料是现在最合适代替AgCdO的电接触材料,但其使用过程中会在表面析出SnO2晶体.而SnO2的导电性极差,会影响电触头的使用.如何改善SnO2的导电性能成了当今学者们研究的主要方向.采用基于密度泛函理论的第一性原理仿真构建了稀土元素Ce和Nd分别单掺杂和共掺杂SnO2超晶胞,并分析计算了它们的能带图、态密度、电荷布局和电导率.分析结果表明单掺杂和共掺杂都能使SnO2的带隙缩小,能带紧密,而共掺杂的效果要明显优于单掺杂.单掺杂时Ce原子的4f态和Nd原子的4f态分别在SnO2的导带底引入新的杂质能级,导带底向着低能级方向移动.而Ce和Nd共掺杂时,在SnO2的导带底和价带顶引入了更多的能级,进一步缩短了带隙;通过布局电荷分析得知Ce和Nd共掺杂SnO2时体系的离子性要强于单掺杂;通过计算各个体系的电导率得到单掺杂和共掺杂都能使电导率增大,而共掺时电导率最大.