為了提高SnO₂導(dǎo)電性以及穩(wěn)定性,常對(duì)其進(jìn)行摻雜使用。涉及金屬的d軌道和稀土金屬的f軌道,傳統(tǒng)的理論計(jì)算往往低估了帶隙。為了擬合實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù),通常使用哈伯德（U）參數(shù)進(jìn)行修正。結(jié)果表明,與純SnO₂的能帶結(jié)構(gòu)相比,Ce摻雜后帶隙引入了一種新的電子態(tài)。導(dǎo)帶和價(jià)帶變得更加致密,帶間波動(dòng)更加平穩(wěn)。Ce摻雜后減小了價(jià)帶和費(fèi)米能級(jí)之間的寬度,電子躍遷所需的能量降低,增強(qiáng)了導(dǎo)電性。Ce摻雜后體系的局域化程度增加,可知摻雜后Ce-O的局域化強(qiáng)度大于Sn-O的局域化強(qiáng)度,摻雜體系的穩(wěn)定性提高,為過(guò)渡金屬的改性研究提供了理論基礎(chǔ)。 

【文章來(lái)源】：阜陽(yáng)師范學(xué)院學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版). 2020,37(02)

【文章頁(yè)數(shù)】：6 頁(yè)

【部分圖文】：

體系的晶胞圖。(a)SnO2單胞；(b)Ce摻雜SnO2

為進(jìn)一步分析不同Ce摻雜濃度對(duì)SnO2體系態(tài)密度的影響，圖4計(jì)算了摻雜濃度分別為3.13%、4.17%、6.25%、12.5%的態(tài)密度和分波態(tài)密度。由圖4可知，Ce摻雜后，上價(jià)帶主要由O的2p態(tài)貢獻(xiàn)，部分由Sn的4d、5s、5p態(tài)和Ce的4f態(tài)貢獻(xiàn)。下價(jià)帶主要由O的2s態(tài)和Sn的4d態(tài)貢獻(xiàn)，部分由Ce的5p態(tài)貢獻(xiàn)。導(dǎo)帶主要由Ce的4f態(tài)貢獻(xiàn)，部分由Sn的5s、5p態(tài)和Ce的5d態(tài)以及O的2p態(tài)貢獻(xiàn)。與圖2(b)本征SnO2的態(tài)密度相比，在導(dǎo)帶和價(jià)帶中引入了新的電子態(tài)，縮短了價(jià)帶與費(fèi)米能級(jí)之間的距離。體系摻雜后，由于4f軌道電子的存在，其能量比本征半導(dǎo)體中Sn的5s、5p態(tài)的能量要高，有更多的導(dǎo)電空穴產(chǎn)生，使價(jià)帶上移，提高導(dǎo)電性。由圖4可知，Sn1-xCexO2體系導(dǎo)帶的大小主要是由O的2p態(tài)和Ce的5d、4f態(tài)以及Sn的5s態(tài)貢獻(xiàn)；價(jià)帶的大小主要是由O的2p態(tài)和Sn的4d、5p態(tài)貢獻(xiàn)，改變這些原子態(tài)的貢獻(xiàn)進(jìn)而調(diào)節(jié)帶隙的大小和費(fèi)米能級(jí)的位置。圖3 Sn1-xCexO2體系的能帶結(jié)構(gòu)

Sn1-xCexO2體系的能帶結(jié)構(gòu)

【參考文獻(xiàn)】：
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本文編號(hào)：3115606