La掺杂AgSnO_2触头材料的电性能（英文）

由于Cd有毒性,AgSnO_2触头材料逐渐取代了AgCdO成为新型触头材料,但由于AgSnO_2触头材料中的SnO_2近乎绝缘,使得触头材料的接触电阻增大,故改善SnO_2的导电性是急需解决的重大难题。本文提出了一种简单的、低成本的La掺杂AgSnO_2触头材料的设计方法。采用模拟计算的方法,利用第一性原理的密度泛函理论平面波超软赝势法,建立了SnO_2以及不同比例La掺杂的SnO_2超晶胞模型,在对其进行几何优化之后分别研究了La掺杂比为50%、25%、16.67%、12.5%、8.34%的SnO_2材料的电子结构,并研究了其晶格参数、能带结构和态密度等。结果表明,掺杂后材料晶胞体积变大。La的5d轨道进入导带,使得导带底向低能端移动,禁带宽度变小。最终得出La掺杂比为16.67%时导电性最佳。最后进行了不同掺杂比下触头材料的电接触性能试验,得到了接触电阻和燃弧能量等电接触性能参数并验证了模拟结果。因此,本文的研究为触头材料的发展和应用提供了理论依据。     

La、Bi共掺杂Ag/SnO2触头材料导电性能的理论分析

通过CASTEP软件计算了La、Bi共掺杂SnO2的电子结构和导电性能,分析了晶格常数、能带结构、态密度和电荷布局。分析结果表明,共掺杂后的材料仍为直接带隙半导体材料,共掺杂后晶胞体积增加,La的5p和Bi的6s、6p电子态进入导带部分,使导带底向低能端移动,费米能级进入价带顶,带隙变小,载流子只需较小的能量就可以从价带跃迁至导带,与La,Bi单掺杂相比,SnO2的导电性进一步增强。该仿真结果与已有的实验结果相互验证,为获得导电性优良的Ag/SnO2触头材料提供了理论支持。     

La、Sb共掺杂SnO 2电性能的第一性原理研究

基于密度泛函理论的第一性原理方法,使用软件构建了Sb、La单掺杂与共掺杂SnO2的超晶胞模型,几何优化并计算分析其晶体结构、能带结构、态密度及布居.结果显示:与单掺杂比,La-Sb共掺后的热稳定性最高,仍是直接带隙材料.Sb的5 s、5 p态和La的5 p态在导带底引入杂质能级,使得导带下移,带隙变小,载流子跃迁所需的...     

不同浓度Cu掺杂SnO2材料电学和力学性质的研究

为研究Cu掺入对SnO_2性能的影响,本文采用密度泛函理论和平面波赝势法,建立了未掺杂SnO_2和不同比例Cu掺杂的SnO_2晶胞模型,对Sn_(1-x)Cu_xO_2(x=0、0.083、0.125、0.167、0.25、0.5)超晶胞体系进行优化计算、能量计算和弹性模量计算,得到晶格常数、弹性模量、电荷分布、能带结构和态密度图.研究表明:掺杂能够使得材料的弹性模量大幅减小,对应的硬化函数值降低,易于材料加工;在电性质方面,掺杂后,材料均属于直接带隙半导体材料.当x0.25时,由于掺杂浓度过高使得晶格发生畸变,电性质与未掺杂情况类似;当x0.25时,随着掺杂浓度的降低,导带收缩加剧,局域性增强,禁带宽度变窄,使得电子从价带受激跃迁所需能量降低,故掺杂后材料表现出半金属性,导电性增强.     

纳米SnO2-TiO2复合材料的氢敏性能及气敏机理

以钛酸正丁酯和SnCl4·5H2O为前驱体,采用溶胶-凝胶法制备了SnO2及Sn/Ti摩尔比为5/1的SnO2-TiO2复合纳米材料,并以此复合材料制备了旁热式气敏传感器,对两者的氢敏性能做了比较,利用第一性原理对其气敏机理进行了理论分析.结果表明,TiO2的掺杂使SnO2导带底部产生了掺杂能级,使SnO2元件电阻下降,并随温度的上升出现先快速下降后缓慢下降2个过程.SnO2-TiO2元件对H2的灵敏性明显优于SnO2元件.吸附H后的SnO2电子态密度变化较小,而SnO2-TiO2的电子态密度则有明显变化,并产生了掺杂能级,导带负移,促进了能带间的电子转移.     

SnO2添加剂对AgCuOIn2O3复合材料电接触性能的影响

采用反应合成法结合塑性变形工艺制备了不同SnO2含量的AgCuOIn2O3SnO2电触头材料,在JF04C触点材料测试机上对不同SnO2含量的电触头材料进行电接触实验,研究了该材料的接触电阻、抗熔焊性和材料转移特性,并通过扫描电镜对试样阴/阳表面电侵蚀下的微观形貌进行了分析.结果表明AgCuOIn2O3SnO2触头材料...     

Ce掺杂SnO_2材料结构和光学性质的研究

基于密度泛函理论的第一性原理平面波超软赝势方法,用广义梯度近似(GGA)PBE交换相关泛函,研究稀土Ce掺杂的SnO2材料能带结构和光学性质,对纯SnO2和掺杂后的能带结构、态密度以及光学性质进行了分析对比。结果表明,掺杂后材料均属直接跃迁半导体,Ce的4f轨道进入导带使导带底向低能端移动,禁带宽度变小,吸收光谱与介电函数虚部谱线相对应,吸收谱发生红移,峰强减弱,各峰值与电子跃迁吸收有关。因此,本文可对接下来的实验研究有一定借鉴作用。     

非金属元素N-S共掺杂SnO2电性能第一性原理研究

基于密度泛函理论第一性原理和平面波超软赝势法,采用广义梯度近似法构建了非金属元素N、S单掺,以及N-S共掺的SnO2的超晶胞,分析这三类超晶胞的焓变、能带图、态密度、电荷布局以及导电率.理论结果表明,N和S单掺杂以及N-S共掺杂都可以使SnO2的带隙变小,能带紧密,而N-S双掺杂的效果最好.其中,在价带中部S原子和N原...     

La掺杂对SnO_2薄膜光学特性影响的第一性原理及实验研究

采用密度泛函理论的第一性原理平面波超软赝势方法探讨了La掺杂对Sn O2光学特性的影响,并通过实验进行验证。理论分析表明,由于La的掺入,费米能级上移进入导带,禁带宽度变小,介电函数虚部与吸收谱发生红移。实验结果表明La掺杂并没有改变晶型结构,晶格常数略微增大,晶粒尺寸减小。薄膜在可见光区的透过率除7%La掺杂外均超过80%,且随掺杂浓度增加禁带宽度逐渐减小,实验结果与理论计算结果相互验证,为稀土掺杂Sn O2的研究提供依据。     

Cr、La共掺杂SnO2电子结构和力学性能的第一性原理研究

电触头材料AgSnO_2的第二相SnO_2是一种硬度高较脆,难以加工的宽禁带半导体材料。基于密度泛函理论的第一性原理和平面波超软赝势法,应用Materials studio软件下CASTEP模块建立Cr、La单掺、共掺SnO_2晶胞模型,掺杂比例为16.67%,几何优化后分别计算焓变值、电荷布局、能带结构、态密度、弹性模量,分析研究掺杂后SnO_2电学性能和力学性能的变化。结果表明,各SnO_2体系在热力学和动力学上都是稳定的,掺杂后Sn-O键布局数减小,Sn、O间电荷重叠减弱,O原子向杂质原子Cr移动,Cr-O成键能力强,共价性高,电子转移剧烈。掺杂后带隙值减小,导电性提高,其中Cr-La共掺SnO_2体系由于Cr 3d和La 5d轨道的杂化作用,在费米能级处形成杂质能级,电子跃迁所需能量大幅减小,导电性最好。力学性能方面,各SnO_2体系的剪切模量和杨氏模量变化趋势是相似的。单掺Cr可提高SnO_2抵抗剪切形变和弹性形变能力,硬度、刚度增强,韧性、延展性较差.单掺La和共掺Cr-La可提高SnO_2韧性,减小硬度,改善加工性能。     

金属离子掺杂纳米SnO2材料的气敏性能及掺杂机理

以SnCl4·5H2O为原料合成纳米SnO2,并以其为基底材料分别以离子形式掺杂Ag^＋、Ni^2＋、Ce^3＋、Sb^2＋等作为气敏材料,制作旁热式气敏元件．研究了其对甲醇、乙醇气体的气敏性能．结果发现,适量的金属离子掺杂可提高SnO2的气敏性能,其中掺Ag^＋效果最佳,可显著提高SnO2对甲醇、乙醇气体的灵敏度．在工作温度为360℃时,对体积浓度为400×10^-6的乙醇、甲醇气体灵敏度分别为121和66．掺Sb^2＋可提高SnO2的导电性,在温度为200℃时,电阻值由180kΩ降至4kΩ．用Materials Studio软件对掺杂不同金属的SnO2的能带结构进行了理论计算,分析表明,掺杂使SnO2能带带隙宽度由掺杂前的2．65eV减少为2．02～2．62eV,相应元件电阻阻值的减少与带隙宽度变化趋势一致,带隙宽度是影响SnO2传感器工作温度高低的重要因素．     

稀土La掺杂Mg2Si的几何结构、弹性性能和电子结构的第一性原理研究EI北大核心CSCD

采用密度泛函理论(DFT)的第一性原理平面波赝势方法对稀土元素镧(La)掺杂Mg2Si的几何结构、弹性性能和电子结构进行计算与分析。首先,结合形成焓、Born力学稳定性以及差分电荷密度的结果可知,掺杂稀土元素La之后,形成的Mg8Si4La和Mg8Si3La均不能稳定存在,La掺杂的Mg2Si优先占据体系Mg原子的位置;其次,晶体的体模量(B),剪切模量(G),杨氏模量(E),泊松比(ν),以及各向异性系数(A)的计算结果表明本征Mg2Si为脆性相,而Mg7Si4La为韧性相,掺杂La可以提高Mg2Si的延展性;最后,态密度、Mulliken布居数和电荷差分密度的计算结果表明掺杂稀土镧后费米面向高能级区域偏离,进入导带,提高了Mg2Si的导电性。     

Comparison of electronic structures of doped ZnS and ZnO calculated by a first-principle pseudopotential method

Electronic band calculations of doped and undoped ZnO and ZnS have been done using density functional theory under the local density approximation so as to clarify the reason of the difference in behaviors of doped ZnO and ZnS. The reason why the electrical conductivity of ZnS is difficult to be increased by doping was discussed. In the case of doped ZnS, an impurity level was generated at deep position below the bottom of the conduction band of the host ZnS lattice and Fermi level was located at this impurity level. On the contrary, the shape of the density of states curve and the band structures of doped and undoped ZnO are alike with each other and the donor band is hybridized with the conduction band of the ZnO host material. This seems to result in contribution of doped electrons to electrical current in the case of doped ZnO.     

掺杂单层MoS_2电子结构的第一性原理计算

采用第一性原理研究Cu,Ag,Au掺杂单层MoS_2的键长畸变、能带结构和态密度。探讨Cu,Ag,Au掺杂对单层MoS_2电子结构的影响。结果表明:Cu,Ag,Au在S位掺杂的杂质能都低于在Mo位掺杂的杂质能,其在S位掺杂的体系的稳定性强于在Mo位掺杂的体系。在S位掺杂时,杂质与最近邻的Mo,S原子的键长都发生了畸变,畸变率最大的是dAu-Mo,达23.8%。与单层MoS_2的超胞相比,掺杂体系的禁带中出现了4条新能级,导带和价带的能量向低能区移动。杂质原子周围存在着电荷聚集,同时也存在电荷损失。     

反应合成银氧化锡电接触材料抗熔蚀性研究

采用反应合成技术和传统粉末冶金技术制备银氧化锡(AgSnO2)电接触材料，利用千瓦级CO2激光器模仿电弧作用在试样表面产生局部熔化。对AgSnO2块体材料进行抗熔蚀性测试，对块体材料及冷拉拔的AgSnO2线材进行显微组织分析(扫描电镜、透射电镜)。研究结果表明，采用反应合成技术可以在银基体中合成尺寸细小、界面新鲜的SnO2颗粒，制备AgSnO2电接触材料；用反应合成法制备的AgSnO2材料中，微米级的SnO2颗粒系由纳米级的SnO2颗粒聚集而成；用反应合成法制备的AgSnO2电接触材料由于改变了银和SnO2的结合状态使材料的抗熔蚀性得到改善和提高。     

PANI/SnO2导电复合材料的制备及光催化吸附性能

采用水热合成法制备了类球状二氧化锡纳米粉体,再经原位聚合工艺制备聚苯胺(PANI)/SnO2纳米复合材料。利用红外光谱(IR)、X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)和透射电镜(TEM)表征了材料的结构和形貌,用四探针测试了材料的电导率,考察了反应物配比对复合材料导电性及光催化吸附性能的影响。结果表明,PANI与SnO2之间存在着化学键的结合,形成交联的孔状结构。复合材料兼具良好的导电性和较高的光催化吸附性能,掺杂30%SnO2纳米粒子时,复合材料的电导率为3.57 S/cm,相比于掺杂态聚苯胺提高了将近十倍,对萘酚绿B的吸附降解率达98%,且循环使用率较高(80%±6%)。     

Electrical transport in doped and undoped polystyrene films in a cylindrical configuration

The steady state electrical conduction in films (about 30 μm thick) of polystyrene (PS) and of PS doped with acrylic acid (AA) was studied in the temperature range 35–115 °C. A mercury contact cylindrical electrode assembly was used in the conductivity measurements. Initially the conductivity decreases as a function of the dopant concentration but a higher concentrations it begins to increase with the dopant concentration. Different dopant concentrations were studied to attain an optimum doping concentration. The conduction behaviours for undoped and doped films were found to be different and a lowering of the activation energy due to doping with AA was also observed.     

Recent progress in p-type doping and optical properties of SnO2 nanostructures for optoelectronic device applications

SnO(2) semiconductor is a host material for ultraviolet optoelectronic devices applications because of its wide band gap (3.6 eV), large exciton binding energy (130 meV) and exotic electrical properties and has attracted great interests. The renewed interest is fueled by the availability of exciton emission in nanostructures, high quality epitaxial films, p-type conductivity, and heterojunction light emitting devices. This review begins with a survey of the patents and reports on the recent developments on SnO2 films. We focus on the epitaxial growth, p-type doping and photoluminescence properties of SnO(2) films and nanostructures, including the achievements in our group. Finally, the applications of SnO(2) nanostructures to optoelectronic devices including heterojunction light emitting devices, photodetectors and photovoltaic cells will be discussed.     

四面体掺杂尖晶石结构Co1-xRexCr2O4(Re=Li、Na、K、Rb)的电子结构和光学性质

采用基于密度泛函理论(DFT)的平面波超软赝势方法, 计算了CoCr₂O₄及Li、Na、K和Rb四面体掺杂CoCr₂O₄的基态结构、电子结构和光学性质。计算结果表明: 一价离子四面体掺杂都导致晶格有微小的畸变, 使体系的稳定性降低, Rb掺杂的体系最稳定; 电子态密度的计算结果表明: 掺杂体系的导带主要有Co-3d和Cr-3d轨道电子构成, 掺杂离子改变了CoCr₂O₄导带的电子结构, 主要引起了导带Co-3d态密度峰的下移, 随着掺杂浓度的增大, 费米能级进入价带更深; 光学性质计算表明: 掺杂体系的吸收光谱发生红移, 并在低能区有很强的吸收, 表明掺杂能极大地提高CoCr₂O₄对可见光的吸收和光催化效率。