Sr掺杂层状结构氧化物的电子结构与化学键.pdf

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1、第25卷第l0期化学研究与应用Vo1．25，No．102013年10月ChemicalResearchandApplicationOct．，2013文章编号：1004·1656(2013)10—1392-05Sr掺杂层状结构氧化物的电子结构与化学键邢学玲h，刘小满，杨雷，罗树琼(1．河南理工大学材料科学与工程学院，河南焦作454000；2．河南理工大学资源环境学院，河南焦作454000)摘要：采用密度泛函离散变分方法计算了ca位掺杂对ca，Co0的电子结构和化学键的影响，讨论了它们与热电性能之间的关系。结果表明，掺sr体系的能隙宽度仍表现出半导体特征，与未掺

2、杂的相比，能隙变窄；在费米能级附近主要由体系的co3d和02p做贡献，在Ca2CoO，和CoO层，co3d对价带和导带的贡献值不同。掺sr后，通过计算共价键级平均值和分子波函数轨道以及净电荷值可知，体系的共价键级和原子净电荷均比未掺杂体系减弱，且Ca~CoO，层中O原子的电子结构和键级在ab面和c轴方向表现出各向异性特征。由此推断，掺sr体系的热电性能将有所改善。关键词：失配层结构；电子结构；化学键；热电性能中图分类号：Q641．12文献标志码：AElectronicstructureandchemicalbondofSr—dopedCa3Co409thmi

3、sfit—layerXINGXue-lingh，L1UXiao—mall，YANGLei，LUOShu-qiong(1．Schoolofmaterialscienceanden~neering，HenanPolytechnicUniversity，Jiaozuo454000，China；2．Schoolofresourcesandenvironment，HenanPolytechnicUniversity，Jiaozuo454000，China)Abstract：Therelationsamongelectronicstructure，chemicalbon

4、dsandthermoelectricpropertiesofCa，Co409withSr—dopedarean·alyzedbydensityfunctionanddiscretevariationmethod(DbT—DVM)．Theresultsincludethatthepropertyofsemiconductorisshownbythegapofthehishestvalenceband(HVB)andthelowestconduction(LCB)，andthegapbecomesn~rrowerthanC％Co4O9，andthatHVBan

5、dLCBaremainlycontributedfromCo3dandO2patomicorbitals．However，therearesomedifferenceofC03dcontributiontoHVBandLCBbetweenCa~CoO3layerandCoO2layer．Furthermore，itcanbefoundbycomparingcovalentbonds．molecularorbitalsandnetchargeswithnon—dopedsystemthatthecovalentandionicbondsofSr—dopedon

6、earebothweakerthanthoseofCaCo4O9，andthatelectronicstructureandchemicalbondsofoxygenatominCa2CoO3layerofSr—dopedareshownanisotropypropertyobviouslyandthechemicalbondalongeaxisisstrongerthanthatofab·plane．ThethermoelectricpropertiesofC3Co409canbeimprovedbyreplacingtheCa—siteatomswith

7、Sratoms．Keywords：misfit—layerstructure；electronicstructure；chemicalbonds；thermoelectricproperty热电材料是一类在固体状态下可以实现热电性能以后¨，具有失配层结构和CdI：型的CoO转化的新型功能材料，热电性能的表征主要通过层等通性的钴酸盐氧化物热电材料，如Ca，Co0，Seebeck系数、电导率以及热导率来体现，然而它Bi：Sr2Co0和[Sr202]CoOz等成为新的研究对们都和载流子浓度有着密切关系，存在着相互关象4。。Ca3CoO9的晶体结构为NaC1型Ca2

8、CoO联和制约的关系。自NaCoO表现出优异的热电和