金属掺杂AgSnO2触头材料的仿真与实验

张 颖 王景芹 康慧玲 胡德霖

金属掺杂AgSnO2触头材料的仿真与实验

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（1. 省部共建电工装备可靠性与智能化国家重点实验室（河北工业大学） 天津 300130 2. 苏州电器科学研究院股份有限公司 苏州 215104）

一直以来掺杂改善AgSnO2触头材料的电性能大多采用“试错”的方法进行实验研究，因此寻求有效的理论支撑具有非常重要的研究意义和应用价值。该文基于密度泛函理论的第一性原理，构建三种金属元素（Sr、Ga、Co）掺杂SnO2的晶胞模型，仿真研究掺杂后SnO2的稳定性与相对电导率，得到最佳的掺杂元素Co。通过实验进行验证，首先采用溶胶凝胶法制备掺杂的SnO2粉末，X射线衍射（XRD）验证了溶胶凝胶法能够实现仿真计算建立的置换掺杂模型，再利用粉末冶金法制备掺杂的AgSnO2电触头材料，经电性能测试验证了仿真结果的正确性。为筛选掺杂元素改善AgSnO2触头材料性能提供了理论依据。

第一性原理 金属掺杂 AgSnO2触头材料 电性能

0 引言

电触头作为低压开关的核心部件起着电流接通和分断的作用，电接触材料影响着开关电器的可靠性和使用寿命[1-2]。因此，研究电触头材料具有重要的意义。

2003年，欧盟RoHS指令要求从2006年7月起禁止在电气设备中使用包括Cd在内的六种有害物质。虽然RoHS指令的附件中豁免了电触头中Cd及其化合物的使用。但2019年欧盟对RoHS指令又进行了修改，规定在大部分应用设备中电触头中的Cd及其化合物的使用可豁免至2021年7月21日，少量特殊应用设备最晚可豁免至2024年7月21日[3-4]。……