双稀土元素Ce,Nd共掺杂SnO2电性能的第一性原理研究

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.

关键词：电接触材料、第一性原理、SnO2、稀土元素共掺杂、电性能

所属期刊栏目：44

分类号：TG146.1+5(金属学与热处理)

资助基金：国家自然科学基金项目51777057

在线出版日期：2021-03-03（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共7页

页码：1177-1183