一种提升二氧化锆材料稳定性的方法技术

本发明专利技术涉及二氧化锆材料稳定性研究技术领域，公开了一种提升二氧化锆材料稳定性的方法，包括步骤一，构建掺杂二氧化锆材料结构的物理模型；得到电子结构；步骤二，获得电子状态；并得到掺杂二氧化锆材料结构的能带结构；步骤三，得出掺杂二氧化锆材料结构的电子态密度和费米能，得到电子之间相互影响关系，同时得到电子与导电率的关联关系；步骤四，根据关联关系得出掺杂参数和温度值的最佳值。本申请将二氧化锆材料本征结构与掺杂结构相结合，充分考虑了掺杂结构带来的掺杂效应，并通过建立准确的物理模型，得到精准的电子结构，从而得到掺杂结构的稳定性影响关系，从而有效提高掺杂二氧化锆材料的稳定性。杂二氧化锆材料的稳定性。杂二氧化锆材料的稳定性。

【技术实现步骤摘要】
一种提升二氧化锆材料稳定性的方法


[0001]本专利技术涉及二氧化锆材料稳定性研究
，具体涉及一种提升二氧化锆材料稳定性的方法。

技术介绍

[0002]二氧化锆(ZrO2)是锆的主要氧化物，其具有良好的电学、化学和热力学稳定性，现已普遍作为宽带隙材料。同时二氧化锆的稳定结构决定了其在氧传感器、固体氧化物燃料电池、催化转换器等方面的应用价值。同时二氧化锆良好的低热导率、耐腐蚀性、良好的热稳定性也决定了它是代替二氧化硅作为金属氧化物薄膜晶体管的不二之选。
[0003]虽然现在已有大量的学者对二氧化锆材料进行了研究，使二氧化锆材料在相应物理性质上得到了一定程度的提升，但其稳定性、可靠性，特别是电学性能的稳定性还是不能很好的满足特殊领域的使用需求。导致二氧化锆材料在某些特殊领域依然无法很好的被应用。
[0004]因此，针对二氧化锆材料在电学性能方面还不够稳定的问题，现提出一种提升二氧化锆材料稳定性的方法。

技术实现思路

[0005]本专利技术意在提供一种提升二氧化锆材料稳定性的方法，以解决二氧化锆材料在电学性能方面稳定性不够的问题。
[0006]为达到上述目的，本专利技术采用如下技术方案：
[0007]本专利技术用于提高二氧化锆材料在电学性能方面的稳定性，具体包括以下步骤：
[0008]步骤一，构建掺杂二氧化锆材料结构的物理模型；所述物理模型包括二氧化锆材料本征结构和掺杂结构；并根据物理模型得到掺杂二氧化锆材料结构的电子结构；
[0009]步骤二，根据电子结构获得掺杂二氧化锆材料结构的电子状态；并分析出电子之间的运动规律，从而得到掺杂二氧化锆材料结构的能带结构；
[0010]步骤三，根据能带结构分析得出掺杂二氧化锆材料结构的电子态密度和费米能，得到电子之间相互影响关系，同时得到电子与导电率的关联关系；
[0011]步骤四，根据关联关系得出掺杂参数和温度值的最佳值。
[0012]本方案的原理及优点是：从微观的角度建立掺杂二氧化锆材料的物理模型，从而保证物理模型构建的精准度，保证电子结构的准确度，为分析打下基础。并且，物理模型包括二氧化锆材料本征结构和掺杂结构，充分考量了掺杂结构带来的掺杂效应，进而得到更精准的电子运动规律，从而得到掺杂二氧化锆材料结构的能带结构，从能带结构中分析出电子态密度和费米能，进而得到电子与导电率的关联关系，从而可得到掺杂结构与稳定性的影响，进而获得掺杂结构的最佳掺杂参数值，进而提高掺杂二氧化锆材料的电学稳定性。
[0013]而一般在分析掺杂二氧化锆材料稳定性时，都会从宏观的角度去分析稳定性提升的方式，如从掺杂的比例、掺杂浓度、掺杂温度以及掺杂元素等方式，因为一般都会认为掺
杂的结构不同就会带来完全不同的反应，因此只能以未掺杂的二氧化锆材料作为起点，通过设置不同的掺杂参数来提升掺杂二氧化锆材料的稳定性。而本申请就克服了惯有的宏观角度思维，而是直接从微观角度对掺杂二氧化锆材料结构进行分析，将二氧化锆材料本征结构和掺杂结构作为一个整体进行分析，同时又能精准的将本征结构与掺杂结构进行区分，充分考虑了掺杂结构带来的掺杂效应，进而反向获得掺杂结构稳定性的影响，进而获得提升稳定性的方式。
[0014]优选的，作为一种改进，所述物理模型根据掺杂二氧化锆材料的形貌和微观结构构建。
[0015]优选的，作为一种改进，所述形貌包括二氧化锆材料本征结构和掺杂结构的形状、粒子数、颜色；所述微观结构包括粒子构造组成、连接关系、键长、相互作用。
[0016]优选的，作为一种改进，所述电子结构包括电子之间，电子
‑
离子、电子
‑
声子、电子
‑
原子之间形成的电子结构。
[0017]优选的，作为一种改进，所述运动规律为原子相互作用、电子相互作用以及电子
‑
离子相互作用的运动规律。
[0018]优选的，作为一种改进，在步骤二中，采用第一性原理结合物理模型得出掺杂二氧化锆材料结构的能带结构。
[0019]优选的，作为一种改进，在步骤三中，所述关联关系为电子
‑
声子相互作用与导电率的关联关系。
[0020]优选的，作为一种改进，在步骤四中，还包括根据关联关系确定掺杂稳定性与电子
‑
声子相互作用关系，并得出掺杂参数和温度值的变化规律。
[0021]优选的，作为一种改进，所述掺杂参数包括掺杂位置和掺杂比例。
[0022]优选的，作为一种改进，所述微观结构还包括原子的共价能、金属化能、原子间的短程作用、电子的交换作用、电子声子相互作用以及自旋轨道相互作用。
附图说明
[0023]图1为本专利技术实施例的结构示意图；
[0024]图2为本专利技术实施例的二氧化锆材料微观结构示意图；
[0025]图3为本专利技术实施例的二氧化锆材料能带结构示意图。
具体实施方式
[0026]下面通过具体实施方式进一步详细说明：
[0027]实施例基本如附图1所示：一种提升二氧化锆材料稳定性的方法，以提高二氧化锆(ZrO2)材料在电学性能上的稳定性，使二氧化锆材料能够满足特殊领域的使用需求。具体包括以下步骤：
[0028]S1，对二氧化锆材料的本征结构进行测量分析，同时获得二氧化锆材料本征结构相关的物理性质，其中相关物理性质包括二氧化锆材料的形貌和微观结构。所述形貌包括二氧化锆材料本征结构的形状、粒子数、颜色；所述微观结构包括二氧化锆材料本征结构的粒子构造组成、连接关系、键长、相互作用。同时获得二氧化锆材料的本征结构的电学性质。本实施例中，所述二氧化锆材料的本征结构为未掺杂的二氧化锆材料，二氧化锆材料的几
何结构如附图2所示，整体可视为长方体结构，在一个Zr原子周围连接有两个O原子，形成0
‑
Zr
‑
O键，由于团聚现象，会形成Zr
‑
O
‑
Zr键。采用B3P86/GEN(O原子使用6
‑
311++G*基组，Zr原子使用aug
‑
cc
‑
pVZ
‑
PP基组)方法计算的键长Zr
‑
O为0.176nm，键角为108.16
°
。
[0029]S2，在获得的二氧化锆材料本征结构的基础上，构建掺杂二氧化锆材料的物理模型。所述物理模型根据掺杂二氧化锆材料的形貌和微观结构构建。具体的，所述物理模型为结合掺杂二氧化锆材料结构的原子共价能、金属化能、原子间的短程作用、电子的交换作用以及电子声子相互作用、自旋轨道相互作用等各种相互作用写出的哈密顿体系模型。
[0030]其中，所述物理模型包括二氧化锆材料本征结构和掺杂结构构成的整体形状、总粒子数、颜色；所述微观结构包括基态粒子构造组成、粒子间连接关系、粒子键长、粒子间相互作用关系。
[0031]具体的，所述掺杂二氧化锆材料主要为掺杂金属的二氧化锆晶本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种提升二氧化锆材料稳定性的方法，其特征在于：包括以下步骤：步骤一，构建掺杂二氧化锆材料结构的物理模型；所述物理模型包括二氧化锆材料本征结构和掺杂结构；并根据物理模型得到掺杂二氧化锆材料结构的电子结构；步骤二，根据电子结构获得掺杂二氧化锆材料结构的电子状态；并分析出电子之间的运动规律，从而得到掺杂二氧化锆材料结构的能带结构；步骤三，根据能带结构分析得出掺杂二氧化锆材料结构的电子态密度和费米能，得到电子之间相互影响关系，同时得到电子与导电率的关联关系；步骤四，根据关联关系得出掺杂参数和温度值的最佳值。2.根据权利要求1所述的一种提升二氧化锆材料稳定性的方法，其特征在于：所述物理模型根据掺杂二氧化锆材料的形貌和微观结构构建。3.根据权利要求2所述的一种提升二氧化锆材料稳定性的方法，其特征在于：所述形貌包括二氧化锆材料本征结构和掺杂结构的形状、粒子数、颜色；所述微观结构包括粒子构造组成、连接关系、键长、相互作用。4.根据权利要求1所述的一种提升二氧化锆材料稳定性的方法，其特征在于：所述电子结构包括电子之间，电子
‑
离子、电子
‑
声子、电子
‑<...

【专利技术属性】
技术研发人员：伏春平，
申请(专利权)人：重庆文理学院，
类型：发明
国别省市：