氧化锆（ZrO2）的电、光性质与应用

摘要：

重点分析了 ZrO2的电子结构与能带特点、光学吸收、发射谱等，介绍了第一原理法计算不同晶相 ZrO2的能带结构和电子能量状态密度图（DOS）的结果，在计算能级结构的基础上，归纳了不同晶相的 ZrO2在禁带附近可能的电子跃迁机理及其相应的能量，说明了无论是高纯 ZrO2还是掺杂 ZrO2，在室温下均表现出高的绝缘性能。分析了高温下 ZrO2导电能力提高的原因，高温导电性可应用于氧传感器和燃料电池中的电极隔膜材料。掺杂后的 ZrO2晶体的透光性非常好，且在较高温度的环境中，如果不发生晶体结构转变或失透等，则温度对提高晶体的折射率有积极的作用。ZrO2粉体的白色外观是由于粉体的表面对可见光的散射以及晶体内部的大量缺陷对光的散射作用。介绍了纯 ZrO2材料的发光效应来源在于捕获了电子的氧空位形成的新能级与基态能级间的跃迁，氧空位形成的 F -色心或缔合中心而产生。指出 ZrO2可以作为发光离子基质的原因在于作为宽禁带的 ZrO2的声子能量较低，可为发光中心的稳定发光提供刚性场所。

关键词：能带结构、高温传导性、光学谱、氧空位

分类号：O611.4(无机化学)

资助基金：国家自然科学基金51304242资助项目；高等学校博士学科点专项科研基金20130162120011，20120162110079资助项目；湖南省科技计划资助2013GK3013项目；中南大学贵重仪器设备开放共享基金2013034

在线出版日期：2014-10-27（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共9页

页码：497-505