Ce和S共掺杂SuO2材料导电性能的第一性原理研究

摘要：

本文利用密度泛函理论的第一性原理平面波超软赝势法计算了Ce和不同浓度S元素共掺杂后SnO2的电子结构,定性分析了各掺杂模型的晶体结构、能带结构、态密度和电荷布局,定量计算了相对电导率.分析结果表明:随着S原子掺杂浓度的增大,掺杂体系的形成能不断增大,稳定性也随之降低;与Ce单掺相比,共掺后能带整体向费米能级方向移动,能带曲线更紧密,禁带宽度进一步减小,载流子跃迁所需的能量进一步降低;共掺后费米能级附近的态密度有所增大,这是因为S原子轨道和Sn和Ce原子轨道发生杂化,电子转移加剧,价带顶部被S-3p轨道占据,提供了更多载流子;同时共掺使材料的电荷密度分布改变,共价性减弱,离子性增强;共掺后,自由电子浓度明显增大,电子迁移率明显提高,电导率也明显优于单掺体系;与Ce-2S掺杂结构相比,Ce-S掺杂结构的自由电子迁移率更高,电导率也更高,说明Ce-S共掺结构的导电性能更佳.

关键词：第一性原理、SnO2、导电性能、共掺杂

所属期刊栏目：47

分类号：TM501(电器)

资助基金：国家自然科学基金51777057

在线出版日期：2023-04-17（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共8页

页码：265-272