金红石 TiO$_2$ 中与缪子偶素相关的浅施主态电子结构

利用缪子自旋旋转技术，鉴定了金红石（TiO$_2$，弱 $n$ 型）中间隙缪子偶素（Mu）中心的超精细结构。角度分辨超精细参数在 $ab$ 平面内具有四方各向异性，沿 $c$ 轴具有轴向各向异性，这强烈表明 Mu 模拟了位于沿 $c$ 轴通道内偏心位置的间隙氢（H）的已知局部结构，且束缚于 Mu 的电子波函数高度离域（沿 $c$ 轴约 1.5 nm，沿 $a$ 轴约 0.8 nm）。由热激活导致的 Mu 电离能（$\rightarrow \mu^+ + e^-$）推断为 1.2(4) meV，这是直接从高于约 8 K 时 Mu 信号的消失中得出的。这些观测结果表明，与 Mu（以及 H）相关的电子能级位于导带底附近，在金红石中充当浅施主态。