ドーピング誘導相安定化とアルカリアースメタルドープジルコニウム（IV）酸化物の電子特性：第一原理の研究

ZRO2の位相安定化におけるCaやMgなどの二価ドーパントカチオンの役割は実験的に実証されており、Zro2の光触媒特性を強化する能力のため、Mgは重要なドーパントイオンとして浮上しています。これらの実験的観察の理論的根拠を提供するために、MGのドーピング時にジルコニアであるM-ZRO2の単眼相の結晶と電子構造の修正が密度汎関数理論法を使用して原子レベルで研究されています。さらに、電子特性に対するドーパントイオン半径の効果は、Mgを使用した等電子であるCaをドーピングすることで実証されています。6.25％のドーピングでは、四角い構造に向けた単眼結晶構造の構造歪みが観察されます。さらに、ドープされたM-Zro2の状態の密度は、Mg/CaドープM-Zro2のo空室の作成時に出現すると、Zr d軌道でt-Zro2の特性を示します。M-Zro2の計算されたバンドギャップは3.6 eVです。ドーピングすると、Valence Bandの最大値へのフェルミエネルギーのシフトがあります。

The role of divalent dopant cations such as Ca and Mg in phase stabilization of ZrO2 has been demonstrated experimentally, with Mg emerging as a crucial dopant ion because of its ability to enhance the photocatalytic properties of ZrO2. To provide a theoretical basis for these experimental observations, the modifications of the crystal and electronic structure of the monoclinic phase of zirconia, m-ZrO2, upon doping with Mg have been studied at the atomic level using Density Functional Theory method. Additionally, the effect of dopant ionic radius on the electronic properties has been demonstrated by doping with Ca, which is isoelectronic with Mg. On 6.25 % doping, a structural distortion of the monoclinic crystal structure towards a tetragonal structure is observed. Additionally, the Density of States of doped m-ZrO2 exhibits the characteristics of t-ZrO2 in the Zr d orbitals in the unoccupied states and O unoccupied states emerge upon creation of an O vacancy in Mg/Ca doped m-ZrO2. The calculated band gap of m-ZrO2 is 3.6 eV. Upon doping there is a shift of the Fermi energy towards the valence band maximum.