Труды КНЦ (Технические науки вып.2/2025(16))

Дефицит кислорода в BaSnO 2,875 (рис. 1, b) приводит к формированию отдельного дополнительного пика в середине ЭЩ BaSnO 3 . Новый пик образован, в основном, состояниями кислородных вакансий s симметрии. Состояния кислородных вакансий p симметрии располагаются в зоне проводимости в интервале энергий от 3,4 до 6,5 эВ. Поскольку ион кислорода O2- в решетке перовскита замещается вакансией с нулевым зарядом, каждая кислородная вакансия добавляет два электрона в систему. Эти избыточные (донорные) электроны полностью заполняют s-пик кислородных вакансий. Поэтому электронный спектр нестехиометрического станната BaSnO 2,875 имеет полупроводниковый характер с величиной ЭЩ между заполненным «вакансионным» s-пиком и дном зоны проводимости, равной 0,9 эВ (см. рис. 1, b). Тенденция уменьшения ЭЩ с ростом концентрации вакансий подтверждается экспериментальными результатами для восстановленного BaSnO 3-8 [5]. Отметим, что возможные электронные переходы из максимума «вакансионного» s-пика в максимум «вакансионного» p -пика (s——p возбуждения) имеют энергию около 1,8 эВ, близкую к экспериментальному значению 1,84 эВ [5]. Труды Кольского научного центра РАН. Серия: Технические науки. 2025. Т. 16, № 2. С. 9-14. Transactions of the Kola Science Centre of RAS. Series: Engineering Sciences. 2025. Vol. 16, No. 2. P. 9-14. Энергия, эВ Рис. 1. Полные (серая область) и парциальные (цветные линии) плотности состояний кубических станнатов BaSnO 3 (a), BaSnO 2,875 (b), BaSn0,875Sc0,125O3 (c) и BaSnO 3 H 0,125 (d), вычисленные методом когерентного потенциала. Парциальные плотности состояний, за исключением состояний кислородных вакансий s симметрии, увеличены в 10 раз. Энергия уровня Ферми (EF) показана вертикальной штриховой линией Неупорядоченное распределение атомов скандия по подрешетке олова в составе BaSn0,875Sc0,125O3 (рис. 1, c) практически не изменяет электронный спектр BaSnO 3 в окрестности ЭЩ, поскольку состояния скандия располагаются выше по энергии. Из рис. 1, c видно, что 3d состояния скандия локализованы в зоне проводимости начиная с энергии 4,0 эВ. Гибридные O 2p-Sc3d состояния присутствуют в интервале энергий от 0 эВ до -4,5 эВ и образуют пик у потолка валентной полосы. Уровень Ферми пересекает O2p -Sc3d пик. Таким образом, при акцепторном легировании станната бария скандием электронный спектр BaSn0,875Sc0,125O3 приобретает металлические свойства. При этом существенно изменяется природа состояний у потолка валентной полосы, а именно увеличивается плотность O 2p -Sc3d состояний и уменьшается вклад от O 2p -S n5p -S n4d состояний, которые формируют непрямые (2,9—3,1 эВ) и прямые (3,1—3,6 эВ) [1; 2] переходы электронов в BaSnO 3 . Введение атомов водорода в межузельные позиции перовскита (рис. 1, d ) приводит к формированию плотности s состояний атомов водорода у дна валентной полосы в интервале энергий от -8,1 до -2,9 эВ и в зоне проводимости при энергиях выше 4,2 эВ в электронном спектре BaSnO 3 H 0 , 125 . Межузельные атомы водорода не образуют новых состояний в ЭЩ BaSnO 3 . Уровень Ферми смещается в зону проводимости в соответствии с появлением в системе дополнительных (донорных) электронов от атомов водорода. Электронный спектр BaSnO 3 Hc ,125 имеет металлический характер. Наконец, мы рассчитали электронный спектр станната бария BaSn 1 _xScxO 3 Hy, легированного одновременно атомами скандия и водорода при разных концентрациях добавок. Из рис. 2 видно, © Зайнуллина В. М., Коротин М. А., Власов М. И., 2025 11