EXAFS法によるプロトン導電体SrZr_<1-x>Yb_xO_3の局所歪みの解明

用 EXAFS 方法阐明质子导体 SrZr_<1-x>Yb_xO_3 中的局部应变

• 批准号: 12740169
• 负责人: 神嶋 修
• 金额: $ 1.28万
• 依托单位: Tohoku University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Encouragement of Young Scientists (A)
• 财政年份: 2000
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2000 至 2001
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-12740169/
• 关键词: プロトン導電体; EXAFS; 局所歪み; 局所構造; イオン導電体

1.緒言ペロブスカイト型プロトン導電体はプロトン拡散性とプロトン溶解性によって特徴づけられている物質であり、この2つの特性はともに母体結晶とドーパントイオン間の局所的相互作用から発生している。もしくは、ドーパントイオンの局所性質が母体結晶の物性を大きく変化させたと言っても良い。イオン半径や価数の異なるドーパントイオンを母結晶中に取り込んだとき発生する局所歪みは、プロトン拡散過程を理解する上で重要であることはこれまで指摘されてきた。加えて、局所歪みを緩和させるためにプロトン欠陥や酸素空孔を生成するのであれば、プロトン溶解性と密接な関係があるとも考えられる。このことから、ドーパントイオン周りの局所構造からプロトン導電性を理解できる可能性がある。2.Yb周りの局所構造(J.Phys. : Condens Matterに報告)EXAFS法を用いてプロトン導電体SrZr_<1-x>Yb_xO_3のYb周りの動径構造関数を調べた。第一近接の酸素イオンの分布に強いサイドピークが現れていることから、2種類の距離を持つYb-Oイオン対が存在することがわかった。母結晶のZr周りの局所構造とラマン散乱の結果から、Ybが酸素八面体のオフセンター位置にシフトして分布していると結論づけた。3.誘電緩和(第27回固体イオニクス討論会で発表)ドープされたYbは、酸素八面体のオフセンターに位置することにより局所的な分極を生じさせる。これがプロトンと強く相互作用することによって、中性子準弾性散乱実験よって指摘されているプロトン拡散のTrapping Stateの要因になっていると考えられる。Ybイオンが作る局所的な歪み場とプロトンとの相互作用を詳細に調べるために、誘電緩和実験を行った。Ybを含まないSrZrO_3の場合では、緩和は見られなかったのに対し、Yb 2mol%以上では2つの緩和が観測された。不純物Ybの濃度依存性と、温度依存性から高周波側の緩和は、局在したプロトンの運動、低周波側の緩和はプロトンの集団運動によるものである可能性が高い。

1. The exordium ペ ロ ブ ス カ イ ト type プ ロ ト ン conductive は プ ロ ト ン company, divergence と プ ロ ト ン solubility に よ っ て, 徴 づ け ら れ て い る material で あ り, こ の 2 つ の features は と も に matrix crystallization と ド ー パ ン ト イ オ の bureau of interaction between ン か ら 発 raw し て い る. も し く は, ド ー パ ン ト イ オ ン の bureau nature が matrix crystallization の property を き く variations change さ せ た と said っ て も い "good". イ オ ン radius や 価 number の different な る ド ー パ ン ト イ オ ン を crystal parent に take り 込 ん だ と き 発 raw す る bureau slanting み は, プ ロ ト ン company, the process を understand す る で important で あ る こ と は こ れ ま で blame さ れ て き た. Add え て, bureau slanting み を ease さ せ る た め に プ ロ ト ン owe 陥 や acid element を empty holes generated す る の で あ れ ば, プ ロ ト ン solubility と contact な masato is が あ る と も exam え ら れ る. こ の こ と か ら, ド ー パ ン ト イ オ ン weeks り の bureau structure か ら プ ロ ト ン conductivity を understand で き る possibility が あ る. Week 2. Yb り の bureau structure (j. hys. J: Condens Matter に report) を EXAFS method with い て プ ロ ト ン conductive SrZr_ < 1 - x > Yb_xO_3 の Yb weeks り の motion diameter structure masato several を べ た. First close connect の acid element イ オ ン の strong distribution に い サ イ ド ピ ー ク が now れ て い る こ と か ら, 2 kinds の distance を つ Yb -o イ オ ン が seaborne exist す る こ と が わ か っ た. Mother crystal の Zr weeks り の bureau structure と ラ マ ン scattered の results か ら, Yb が acid element octahedral の オ フ セ ン タ ー position に シ フ ト し て distribution し て い る と conclusion づ け た. (3) induced electric ease (27 back to solid イ オ ニ ク ス workshop で 発 table) ド ー プ さ れ た Yb は, acid octahedral の オ フ セ ン タ ー に position す る こ と に よ り bureau な points born extremely を じ さ せ る. Strong こ れ が プ ロ ト ン と く interaction す る こ と に よ っ て, temper in quasi 弾 scattered be 験 よ っ て blame さ れ て い る プ ロ ト ン company, scattered の Trapping State の by に な っ て い る と exam え ら れ る. Yb イ オ ン が be る bureau な slanting み field と プ ロ ト ン と の interaction を detailed に adjustable べ る た め に, induced electric ease be 験 を line っ た. Yb を containing ま な い SrZrO_3 の occasions で は, moderate は ら れ な か っ た の に し, Yb seaborne 2 mol % above で は 2 つ の ease が 観 measuring さ れ た. Impurity content Yb の concentration dependence と, temperature dependency か ら high frequency side の ease は, bureau in し た プ ロ ト ン の lateral movement, low frequency の ease は プ ロ ト ン の 団 sports に よ る も の で あ が high い る possibilities.

项目成果

O.Kamishima: "Local structure aroumd Yb in SrZr_<1-x> Yb_xO_3"J.phys.: Condens. Matter. 13. 2455-2466 (2001)

O.Kamishima：“SrZr_<1-x> Yb_xO_3 中 Yb 周围的局域结构”J.phys.：凝聚。

O.Kamishima: "Local structure around Yb on SrZr_<1-x>Yb_xO_3"J.Phys.:Condens.Matter. (in press). (2001)

O.Kamishima：“SrZr_<1-x>Yb_xO_3 上 Yb 周围的局域结构”J.Phys.:Condens.Matter。

T.Ishii: "Cluster-Induced Local Distortions and Superionic Transitions of Ionic Conductors AgI and PbF_2"J.Phys.Soc.Jpn. 70. 159-166 (2001)

T.Ishii：“离子导体 AgI 和 PbF_2 的簇诱导局部畸变和超离子跃迁”J.Phys.Soc.Jpn。

O.Kamishima: "Raman study on symmetry analysis in NdGaO_3"J.Phys. : Condens. Matter. (in press). (2002)

O.Kamishima：“NdGaO_3 对称性分析的拉曼研究”J.Phys。

T.Ishii: "Cluster-Induced Local Distortions and Superionic Transitions of Conductors AgI and PbF_2"J.Phys.Soc.Jpn. 70. 159-166 (2001)

T.Ishii：“导体 AgI 和 PbF_2 的团簇引起的局部畸变和超离子跃迁”J.Phys.Soc.Jpn。