金红石 TiO$_2$ 中 Mu 复合施主态的电子结构

利用缪子自旋旋转技术，确定了金红石(TiO$_2$，弱$n$型)中间隙缈子素(Mu)的超精细结构。角分辨超精细参数在$ab$面内呈现四方各向异性，并相对于$\langle 001\rangle$ ($\hat{c}$)轴呈现轴向各向异性。这强烈表明，Mu在沿$\hat{c}$轴的通道内的偏离中心位置与O结合（形成OH键），而未配对的Mu电子局域在邻近Ti位点周围。超精细参数由一个考虑Ti和O位点上未配对电子自旋极化的模型定量解释，为Mu形成Ti-O-Mu复合顺磁态提供了证据。Mu信号在$\sim$10 K以上消失，表明通过热激活将未配对电子激发到导带所需的能量量级为$10^1$ meV。这些观察表明，尽管Mu（以及H）的电子结构与有效质量模型描述的常规浅能级施主大不相同，但Mu提供一个弱束缚电子，从而在金红石中充当施主。