Ce-C共掺杂SnO_(2)导电性能和力学性质的第一性原理研究

AgSnO_(2)触头材料由于优异的性能成为代替AgCdO的电接触材料之一,但由于SnO_(2)导电性能较差以及硬度大,会使材料变脆,容易形成裂纹,降低了AgSnO_(2)触头的使用寿命。采用基于密度泛函理论的第一性原理方法,研究了稀土元素Ce和C单掺杂以及共掺杂SnO_(2)的导电性能和力学性质。通过超晶胞结构优化后的能量计算,得到了超晶胞的晶格常数、掺杂形成能、能带结构、态密度、弹性常数和德拜温度。结果表明:通过掺杂后的带隙值减小,增加了杂化轨道,能够提高SnO_(2)的导电性能以及改善SnO_(2)的脆韧性,从而改善AgSnO_(2)触头的成型和使用寿命。相对于Ce、C单掺杂,Ce-C共掺杂时的电子有效质量减小,并且带隙宽度变窄,Ce-C共掺杂SnO_(2)的导电性能更好,硬度的改善更大。