【摘 要】
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近年来,为了满足人民日益增长的美好生活需要,推动构建人类命运共同体和解决可持续发展问题,新型透明导电材料的研究备受人们关注。透明导电氧化物成为光电材料研究领域的重点之一,受到国内外学者的青睐。SnO2作为透明导电材料的代表,是一种n型宽带隙半导体,由于有着优良的化学稳定性,较高的光学透射率,较低的电阻率,被广泛的应用于太阳能光伏电池、光电探测器等光电材料研究领域。在本论文的工作中,采用基于密度泛函
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近年来,为了满足人民日益增长的美好生活需要,推动构建人类命运共同体和解决可持续发展问题,新型透明导电材料的研究备受人们关注。透明导电氧化物成为光电材料研究领域的重点之一,受到国内外学者的青睐。SnO2作为透明导电材料的代表,是一种n型宽带隙半导体,由于有着优良的化学稳定性,较高的光学透射率,较低的电阻率,被广泛的应用于太阳能光伏电池、光电探测器等光电材料研究领域。在本论文的工作中,采用基于密度泛函理论的第一性原理方法结合USPEX结构搜索软件,预测并计算了SnO2（110）重构的热力学稳定性,并分析了重构对SnO2（110）电导性和透明性的影响。结果如下:1.我们预测出了新的稳态Sn3O3（4×1）结构,通过热力学相图的比较,在一定程度上解决了SnO2（110）表面不同重构之间稳定性的争议。Sn3O3团簇的产生,大大降低了表面吉布斯能。同时,稳态结构和亚稳态结构表面层都是由Sn2+离子构成,表面具有+2价态Sn离子的重构有更高的热力学优势。2.通过计算重构结构的电学性质、光吸收系数和光反射系数。（Sn3O3）2-（4×1）具有较小的功函数,Sn2O2-（1×1）有较大的静态介电常数,它们的电子浓度是清洁SnO2（110）表面的10~5倍。其他重构结构的电子有效质量小,电导率也会有较大的提高。（Sn3O3）2-（4×1）的吸收峰有着明显的红移。在可见光范围内,Sn3O3-（4×1）和Sn2O2-（2×2）具有较小的光吸收系数和光反射系数,适合在透明导电材料中应用。（Sn3O3）2-（4×1）在紫外区域有光吸收峰,更适合用于紫外检测器和紫外发光二极管。Sn2O2-（1×1）结构在全可见光范围有高吸收系数,这在光催化氧化应用中非常具有潜力。
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