[发明专利]确定AgSnO2触头材料中掺杂的稀土元素及其配比的方法

摘要

本发明确定AgSnO2触头材料中掺杂的稀土元素及其配比的方法，涉及包含氧化物的贵金属作为基底材料的触点，利用计算机，通过第一性原理计算，确定AgSnO2触头材料中，使得SnO2导电性最好的掺杂稀土元素为La，通过导电性的强弱判断出AgSnO2触头材料中最佳的稀土元素La掺杂配比为16.67％，并通过实验验证了上述最佳掺杂稀土元素及最佳掺杂配比。本发明方法克服了现有技术用尝试性实验方法来确定触头材料中的最佳掺杂稀土元素及其最佳掺杂配比所存在的耗费时间长、成本高和存在不确定性因素的缺陷。

主权项

确定AgSnO2触头材料中掺杂的稀土元素及其配比的方法，其特征在于步骤如下：第一步，选择AgSnO2触头材料中不同的掺杂稀土元素：选择AgSnO2触头材料中的掺杂稀土元素分别为La、Ce、Nd和Gd，并利用计算机分别建立稀土元素La、Ce、Nd和Gd掺杂的SnO2超晶胞模型如下：(1)对AgSnO2触头材料中的SnO2建立1×2×2的超晶胞，选取位于任意一个晶胞单元体心位置Sn原子，用La原子替换，得到La掺杂的SnO2超晶胞模型；(2)对AgSnO2触头材料中的SnO2建立1×2×2的超晶胞，选取位于任意一个晶胞单元体心位置Sn原子，用Ce原子替换，得到Ce掺杂的SnO2超晶胞模型；(3)对AgSnO2触头材料中的SnO2建立1×2×2的超晶胞，选取位于任意一个晶胞单元体心位置Sn原子，用Nd原子替换，得到Nd掺杂的SnO2超晶胞模型；(4)对AgSnO2触头材料中的SnO2建立1×2×2的超晶胞，选取位于任意一个晶胞单元体心位置Sn原子，用Gd原子替换，得到Gd掺杂的SnO2超晶胞模型；第二步，确定使得SnO2导电性最好的掺杂稀土元素：采用计算机仿真的手段，通过第一性原理分别对第一步得到的不同稀土元素掺杂的SnO2超晶胞模型进行结构优化计算，得到能量最低体系，再对其进行迭代计算，得到总能量，并依据布里渊区的划分来计算能带结构和态密度，绘制能带结构图和态密度图，从能带结构图和态密度图的分析中得到与材料导电性相关的信息，从而通过导电性的强弱确定使得SnO2导电性最好的掺杂稀土元素，通过上述方法，确定使得SnO2导电性最好的掺杂稀土元素为La；第三步，选择AgSnO2触头材料中不同的La掺杂配比：选择AgSnO2触头材料中不同的La掺杂配比，并利用计算机建立通式为Sn1‑xLaxO2(x<1)的La掺杂SnO2的超晶胞模型如下：(1)建立稀土元素La掺杂的SnO2模型ⅠSn0.5La0.5O2的结构，为1×1×1的原胞，选取晶胞体心位置的Sn原子，用La原子替换，得到掺杂La配比为50％的晶胞模型；(2)建立稀土元素La掺杂的SnO2模型ⅡSn0.75La0.25O2的结构，为1×1×2的超晶胞，选取任意晶胞体心位置的Sn原子，用La原子替换，得到掺杂La配比为25％的超晶胞模型；(3)建立稀土元素La掺杂的SnO2模型ⅢSn0.837La0.167O2的结构，为1×1×3的超晶胞，选取任意晶胞体心位置的Sn原子，用La原子替换，得到掺杂La配比为16.67％的超晶胞模型；(4)建立稀土元素La掺杂的SnO2模型ⅣSn0.875La0.125O2的结构，为1×2×2的超晶胞，选取任意晶胞体心位置的Sn原子，用La原子替换，得到掺杂La配比为12.5％的超晶胞模型；(5)建立稀土元素La掺杂的SnO2模型ⅤSn0.917La0.083O2的结构，为1×2×3的超晶胞，选取任意晶胞体心位置的Sn原子，用La原子替换，得到掺杂La配比为8.34％的超晶胞模型；第四步，判断出使得SnO2导电性最好的La掺杂配比：采用计算机仿真的手段，通过第一性原理分别对第三步得到的五种掺杂配比的La掺杂SnO2的超晶胞模型进行结构优化计算，得到能量最低体系，再对其进行迭代计算，得到总能量并依据布里渊区的划分来计算能带结构和态密度，绘制能带结构图和态密度图，从能带结构图和态密度图的分析中得到与材料导电性相关的信息，从而通过导电性的强弱判断出AgSnO2触头材料中最佳的稀土元素La掺杂配比为16.67％。