Sn_(1-x)Sb_xO_2固溶体电极的形成能与电子结构

摘要

为研究Sb掺杂对Ti/snO_2电极稳定性与导电性的影响,采用基于密度泛函理论的平面波赝势方法对金红石型SnO_2及不同比例Sb掺杂SnO_2体系进行了第一性原理计算,用广义梯度近似方法优化了Sn_(1-x)Sb_xO_2固溶体电极的晶体结构,计算了掺杂前后体系的电子结构以及不同掺杂比例时的形成能.结果表明:Sb替代Sn后,晶格常数与晶胞体积均增加,但掺杂形成能随掺杂量变化不大,在掺杂量为0.083时掺杂形成能达到最低值5.08 eV,稳定性最好.掺杂Sb后,在费米能级至最低导带处存在Sb 5s电子态分布,产生施主能级;同时Sb掺杂后,在导带底形成的可填充电子数也从未掺杂的4增加到了掺杂后的19,导电性明显增强,且在掺杂量为0.063时导电性最强.本文的计算结果为钛基Sn_(1-x)Sb_xO_2氧化物电极的开发与应用提供了理论依据.