Li self-diffusion and ion conductivity in congruent LiNbO3 and LiTaO3 single crystals

材料科学 阿累尼乌斯方程 能量(信号处理) 活化能 扩散 等结构 离子电导率 凝聚态物理 空位缺陷 分析化学(期刊) 物理 结晶学 热力学 物理化学 晶体结构 化学 量子力学 电解质 色谱法 电极
作者
Claudia Kofahl,Lars Dörrer,Brendan Muscutt,Simone Sanna,Stepan Hurskyy,Uliana Yakhnevych,Yuriy Suhak,Holger Fritze,Steffen Ganschow,Harald Schmidt
出处
期刊:Physical Review Materials [American Physical Society]
卷期号:7 (3) 被引量:17
标识
DOI:10.1103/physrevmaterials.7.033403
摘要

Lithium niobate and lithium tantalate crystals are technologically important metal oxides with exceptional combinations of ferroelectric, piezoelectric, acoustic, optical, and electrical properties. The self-diffusion of both, the ionic constituents and the underlying point defects, is especially important for the overall electrical conductivity. To get insight into their dynamics, we investigate in this work Li self-diffusion in congruent ${\mathrm{LiNbO}}_{3}$ and ${\mathrm{LiTaO}}_{3}$ single crystals from different suppliers up to a temperature of $800{\phantom{\rule{0.16em}{0ex}}}^{\ensuremath{\circ}}\mathrm{C}$, using isotope-enriched $^{6}\mathrm{LiNbO}_{3}$ and $^{6}\mathrm{LiTaO}_{3}$ tracer layers in combination with secondary ion mass spectrometry depth-profile analysis. The diffusivities of the two isostructural materials are identical within error limits and can be described by the Arrhenius law with an activation energy of 1.35 eV in the range from ${150}^{\ensuremath{\circ}}$ to $800{\phantom{\rule{0.16em}{0ex}}}^{\ensuremath{\circ}}\mathrm{C}$. Furthermore, the electrical conductivity is determined between $400{\phantom{\rule{0.16em}{0ex}}}^{\ensuremath{\circ}}\mathrm{C}$ and $600{\phantom{\rule{0.16em}{0ex}}}^{\ensuremath{\circ}}\mathrm{C}$ and can described by an activation energy of about 1.34 eV. This is in excellent agreement with the energy barrier for the diffusion of a single Li vacancy as determined by nudged elastic band calculations based on density-functional theory. The Li-ion conductivities calculated from the diffusivities in ${\mathrm{LiNbO}}_{3}$ and ${\mathrm{LiTaO}}_{3}$ are identical within the error margins with the overall conductivities obtained from impedance spectroscopy measurements. This indicates that the migration of ${\mathrm{Li}}^{+}$ is able to explain the overall electrical conductivity below $600{\phantom{\rule{0.16em}{0ex}}}^{\ensuremath{\circ}}\mathrm{C}$ down to $180{\phantom{\rule{0.16em}{0ex}}}^{\ensuremath{\circ}}\mathrm{C}$.
最长约 10秒,即可获得该文献文件

科研通智能强力驱动
Strongly Powered by AbleSci AI
科研通是完全免费的文献互助平台,具备全网最快的应助速度,最高的求助完成率。 对每一个文献求助,科研通都将尽心尽力,给求助人一个满意的交代。
实时播报
毛毛发布了新的文献求助10
刚刚
刚刚
慕青应助李木子采纳,获得10
1秒前
神仙没有草原完成签到,获得积分10
1秒前
esyncoms发布了新的文献求助30
1秒前
1秒前
Vampire发布了新的文献求助30
1秒前
万能图书馆应助嘟嘟采纳,获得10
1秒前
元小夏发布了新的文献求助10
1秒前
shicheng发布了新的文献求助10
1秒前
ye完成签到 ,获得积分10
2秒前
星辰大海应助LH采纳,获得10
2秒前
qlw123完成签到,获得积分20
3秒前
yiyi完成签到,获得积分10
3秒前
3秒前
枫丶发布了新的文献求助10
4秒前
下山的阿姜完成签到,获得积分10
4秒前
华仔应助shenwei采纳,获得10
4秒前
Jasper应助赫连烙采纳,获得10
4秒前
wyy发布了新的文献求助10
4秒前
WJS发布了新的文献求助10
4秒前
刘亚军发布了新的文献求助10
5秒前
科研通AI6.4应助秃秃采纳,获得10
5秒前
sunoopp发布了新的文献求助10
5秒前
5秒前
duoCGA发布了新的文献求助10
6秒前
ccccc发布了新的文献求助10
6秒前
6秒前
Lulu发布了新的文献求助10
6秒前
梨子应助秋秋采纳,获得10
6秒前
6秒前
6秒前
7秒前
十一完成签到,获得积分10
7秒前
7秒前
香蕉觅云应助Z_jx采纳,获得10
7秒前
8秒前
zzzdx发布了新的文献求助30
8秒前
百万女士完成签到,获得积分10
9秒前
9秒前
高分求助中
Principles of Economics, 11th Edition 10000
University Physics with Modern Physics, 16th edition 10000
(应助此贴封号)【重要!!请各用户(尤其是新用户)详细阅读】【科研通的精品贴汇总】 10000
Environmental Leverage in Times of Climate Crisis: Product Standards, Carbon Border Measures and Preferential Trade Agreements 1000
Matrix Methods in Data Mining and Pattern Recognition 510
Social Skills Improvement System-Rating Scales--Chinese Version 500
Dynamische Polarisation von H-1 und B-11 in (CH-3)-3NBH-3 500
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 医学 生物 纳米技术 工程类 有机化学 化学工程 生物化学 计算机科学 内科学 物理 复合材料 催化作用 细胞生物学 无机化学 光电子学 物理化学 电极 基因
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 7240354
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 8865428
关于积分的说明 18701061
捐赠科研通 6912218
什么是DOI,文献DOI怎么找? 3195389
关于科研通互助平台的介绍 2367816
邀请新用户注册赠送积分活动 2169944