非金属元素N-S共掺杂SnO2电性能第一性原理研究

TM501; 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原子的掺入均引入了新能级,S原子的轨道和N原子的轨道与Sn轨道发生杂化,使得电子转移加剧.价带顶被S原子的3p轨道和N原子,2p轨道占据,会有更多的空穴载流子,价带顶部向上移动.N、S原子共掺杂时,轨道共同杂化,效果最明显,电性能变好....

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Published in功能材料 Vol. 52; no. 2; pp. 2136 - 2179
Main Authors 李昊天, 王景芹, 孙绍琦, 张哲, 梁雨婷, 朱艳彩
Format Journal Article
LanguageChinese
Published 河北工业大学河北省电磁场与电器可靠性重点实验室,天津 300130%河北工业大学河北省电磁场与电器可靠性重点实验室,天津 300130 28.02.2021
河北工业大学省部共建电工装备可靠性与智能化国家重点实验室,天津 300130
Subjects
电接触材料
SnO2
非金属元素共掺
第一性原理
电性能
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ISSN1001-9731
DOI10.3969/j.issn.1001-9731.2021.02.017

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Summary:TM501; 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原子的掺入均引入了新能级,S原子的轨道和N原子的轨道与Sn轨道发生杂化,使得电子转移加剧.价带顶被S原子的3p轨道和N原子,2p轨道占据,会有更多的空穴载流子,价带顶部向上移动.N、S原子共掺杂时,轨道共同杂化,效果最明显,电性能变好.
ISSN:1001-9731
DOI:10.3969/j.issn.1001-9731.2021.02.017