Кластерное моделирование электронной структуры и зарядовое состояние вакансий в чистом и стабилизированном диоксиде циркония
А. Б. Соболев,
А. Н. Вараксин,
О. А. Кеда,
А. П. Хайменов Уральский политехнический институт им. С. М. Кирова
Аннотация:
Проведены расчеты электронной структуры кислородных вакансий в чистом и стабилизированном оксидом кальция кристалле ZrO
$_{2}$. Использован кластерный самосогласованный метод рассеянных волн в модели кристаллического кластера для периодического дефекта. Учет искажения кристаллической решетки вблизи дефектов проведен методом молекулярной статики. Исследованы два типа дефектов: 1) периодический
$F$-центр (анионная вакансия
$V_{a}$, захватившая два электрона) в чистом кубическом ZrO
$_{2}$; 2) периодический диполь (Ca
$^{2+}{-}V_{a}$) в кубическом ZrO
$_{2}$, стабилизированном CaO (25 мольн.% CaO). Показано, что для периодического
$F$-центра в запрещенной зоне идеального кристалла появляются состояния, локализованные на вакансии и имеющие s-подобный характер. Электронная плотность, соответствующая этим состояниям, в значительной мере локализована на вакансии. В случае периодического диполя (Ca
$^{2+}{-}V_{a}$) одноэлектронные состояния, локализованные на вакансии, попадают в зону незаполненных состояний кластера (Zr
$4d$-зона кристалла), что приводит к зарядовому состоянию вакансии, близкому к нулю (вакансия без электронов).
УДК:
539.2
Поступила в редакцию: 18.01.1990