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...     

Y-W掺杂AgSnO2触头材料电性能理论分析

AgSnO2作为电接触材料，电寿命低于AgCdO材料，为了提高AgSnO2材料的导电性，对SnO2材料进行掺杂研究。利用第一性原理，通过原子替代的方法，分别用Y、W元素单掺SnO2以及共掺的形式，将SnO2中的Sn元素以16.7%的比例进行原子替换，计算掺杂后SnO2的晶格参数、能带结构、态密度和电荷布居。结果表明：掺杂后的SnO2晶胞，体积增大。通过能带和态密度分析得出，单掺与共掺之后的材料导带底部和价带顶部均向费米能级靠近，共掺之后Y的4d轨道使导带宽度变窄，Y的4d轨道和W的5d轨道同时作用，形成杂质能级，帮助电子跃迁，导电性增强。共掺后原子的成键方式改变，新生成Y-O键和W-O键。共掺后的材料比单掺更能增加SnO2的导电性，为之后AgSnO2触头材料的研究提供了理论依据。     

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...     

金属W掺杂AgSnO2材料导电性能研究

AgSnO₂作为电接触材料成功替代AgCdO材料,但是使用过程中析出的SnO₂是宽禁带半导体,在导电性方面同AgCdO材料相比较差,因此决定通过掺杂W元素来提升SnO₂材料的导电性。依据第一性原理,利用Material Studio软件中的CASTEP模块对SnO₂晶体进行不同浓度比(50%,25%,16.7%,12.5%,8.35%,6.25%,5%)的W元素掺杂,并计算其结构参数、焓变、能带结构、态密度、电荷布局等特性。分析得出,任意掺杂后的SnO₂结构较未掺杂前焓变绝对值增大,新生成O-W键与O-Sn键键长相差不大,掺杂后可以生成稳定结构;由于W元素的掺杂,其特有的d轨道不仅能提供更多能量,同时与O的耦合作用使能带间隙减小,当掺杂比为6.25%时其间隙可减小到0.008 eV,能带图中导带底与价带顶近似重合;掺杂后总电荷量增加,载流子浓度提升;通过计算确定在掺杂比为6.25%时材料的导电性最好,电导率较未掺杂前有大幅度提升。计算结果为后续研究提供了理论基础。