[发明专利]一种N、P元素掺杂改性VO2

权利要求书

1.一种N、P元素掺杂改性VO₂材料相变温度的预测方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：

S1、选择N、P元素对VO₂材料进行掺杂，通过材料模型构建软件构建不同相以及不同元素掺杂的多个VO₂元素差异模型；

S2、通过模拟优化软件VASP对VO₂元素差异模型进行结构优化，计算得到各个VO₂元素差异模型达到稳定结构的晶格常数、形成能和态密度，根据不同元素掺杂的VO₂模型的形成能大小得出最佳掺杂元素的种类；

S3、选择VO₂材料中N、P元素不同的掺杂配比，通过材料模型构建软件构建不同掺杂配比的多个VO₂配比差异模型；

S4、通过模拟优化软件VASP对VO₂配比差异模型进行结构优化，计算得到各个VO₂配比差异模型达到稳定结构的形成能和态密度，根据VO₂元素差异模型和VO₂配比差异模型的态密度绘制态密度图，根据VO₂元素差异模型和VO₂配比差异模型的形成能计算相变温度，结合态密度图和相变温度的变化量，得出最佳掺杂元素的配比；

步骤S1中的VO₂元素差异模型包括：

对VO₂材料中的单斜相VO₂材料建立2×2×1的超晶胞，得到未掺杂的单斜相VO₂超晶胞模型；

对VO₂材料中的四方相VO₂材料建立2×2×2的超晶胞，得到未掺杂的四方相VO₂超晶胞模型；

对VO₂材料中的单斜相VO₂材料建立2×2×1的超晶胞，选取任意一个晶胞单原体的1个O原子用N原子替换，得到N掺杂配比为3.125at％的单斜相VO₂超晶胞模型；

对VO₂材料中的四方相VO₂材料建立2×2×2的超晶胞，选取任意一个晶胞单原体的1个O原子用N原子替换，得到N掺杂配比为3.125at％的四方相VO₂超晶胞模型；

对VO₂材料中的单斜相VO₂材料建立2×2×1的超晶胞，选取任意一个晶胞单原体的1个O原子用P原子替换，得到P掺杂配比为3.125at％的单斜相VO₂超晶胞模型；

对VO₂材料中的四方相VO₂材料建立2×2×2的超晶胞，选取任意一个晶胞单原体的1个O原子用P原子替换，得到P掺杂配比为3.125at％的四方相VO₂超晶胞模型；

步骤S3中的VO₂配比差异模型包括：

对VO₂材料中的单斜相VO₂材料建立2×2×1的超晶胞，选取任意一个晶胞单原体的2个O原子用N原子替换，得到N掺杂配比为6.25at％的单斜相VO₂超晶胞模型；

对VO₂材料中的四方相VO₂材料建立2×2×2的超晶胞，选取任意一个晶胞单原体的2个O原子用N原子替换，得到N掺杂配比为6.25at％的四方相VO₂超晶胞模型；

对VO₂材料中的单斜相VO₂材料建立2×2×1的超晶胞，选取任意一个晶胞单原体的2个O原子用P原子替换，得到P掺杂配比为6.25at％的单斜相VO₂超晶胞模型；

对VO₂材料中的四方相VO₂材料建立2×2×2的超晶胞，选取任意一个晶胞单原体的2个O原子用P原子替换，得到P掺杂配比为6.25at％的四方相VO₂超晶胞模型；

通过模拟优化软件VASP对模型进行结构优化的方法为：

通过VEST软件将VO₂元素差异模型和VO₂配比差异模型转为VASP格式，设置模拟优化软件VASP的四个输入文件：计算控制参数文件、K点取样设置文件、描述体系结构文件和赝式文件，进而通过模拟优化软件VASP得到结构优化后的稳定结构数据文件；

该方法中计算晶格常数的方法为：根据稳定结构数据文件，通过VEST软件显示优化稳定结构，根据显示结果得到晶格常数；

该方法中计算形成能和态密度的方法为：根据稳定结构数据文件，进行静态自洽计算，得到能量最低体系，再对其进行迭代计算得到形成能，并根据布里渊区划分计算态密度。