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La、Sb共掺杂SnO2电性能的第一性原理研究*

2021-02-25梁雨婷王景芹朱艳彩孙绍琦张哲李昊天

功能材料 2021年1期
关键词:体系

梁雨婷,王景芹,朱艳彩,孙绍琦,张哲,李昊天

(1. 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;2. 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)

0 引 言

银-金属氧化物电接触材料具有优良的开关性能、导电性能及较好的耐磨损性能、抗电熔焊性能,适合应用在低压电器的开关设计之中[1]。银-金属氧化物这一系列电接触材料中,AgCdO拥有相对更好的抗熔焊、耐电弧等性能,因而最为频繁应用。然而AgCdO材料中的Cd在生产、使用及回收过程中会对环境造成污染,对人体健康产生危害[2-3],对此研究者寻找新型电接触材料替代其用于生产使用成为当下较为急迫的任务。

在寻找AgCdO替代物的过程中,AgSnO2因其在开关运行特性、抗熔焊性、环境友好性等方面的优良表现而备受青睐。AgSnO2材料中的SnO2是一种宽禁带半导体,其带隙宽度达到3.6eV。SnO2在使用过程中,容易析出并包覆在触头表面,导致接触电阻增大和使用过程中的温升提高,对材料的导电性能产生影响[4-5]。经过研究发现,掺杂其他元素于SnO2晶体中能够调节进而优化AgSnO2材料的电性能[6-7]。近年来,对于不同元素掺杂SnO2的研究正在有条不紊的进行。龙梅等研究了特定浓度的Sb掺杂SnO2后的电子结构和光学性质,掺杂后其导电性明显提高,材料呈现出半金属性质[8]。赵彩甜等采用第一性原理建模分析不同浓度的La掺杂SnO2材料的导电性能,发现掺杂后导电性有所增强,当La的掺杂比为16.67%时提升性能最佳[9]。丁超等进行Sb,S共掺SnO2并研究其电子结构,发现共掺杂后载流子浓度增大,导电性能较单掺时有所提升[10]。……

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