含有氧空位氧化锆ZrO2-δ第一性原理研究

摘要

基于第一性原理,使用Material Studio仿真计算软件构建含有阴离子空位的氧化锆ZrO2-δ(δ=0,0.125,0.25,0.375,0.5)位型,利用CASTEP模块研究不同含量的氧空位对氧化锆结构及其磁性能的影响.选择GGA+PBE+LDA+U作为关联函数,对不同氧空位含量位型进行优化,获得稳定的结构作为物理性能研究基础;能带结构计算结果表明,随着氧空位含量的增加,材料经历了从绝缘体到半导体,再到导体的转变,带隙从4.022 eV逐渐降低到0.00 eV.在费米能级以下,自旋向上与向下的电子密度相同,在低温下不存在铁磁性.值得注意的是,氧空位含量的增加使得材料在可见光范围内出现了反射峰,使得氧化锆材料在不影响磁性能测试的情况下具有良好的自然反光特性,在牙齿美观方面具有一定优势.