利用缪子自旋谱学测量单晶 LiFePO$_4$ 中的锂离子扩散
材料科学
2021-11-24 v1 其他凝聚态物理
摘要
缪子自旋谱学（SR）现已成为测量氧化物中离子原子尺度扩散系数的既定方法。这是通过离子跳跃速率实现的，该速率引起缪子位置处局域磁场的周期性变化。我们在此呈现首个针对单晶样品的系统性研究。电池正极材料 LiFePO 中锂离子高度各向异性的扩散，加之该材料已被 SR 及其他技术广泛研究，使其成为本研究的理想模型化合物。通过此实验我们确认，块体 LiFePO 中的锂扩散可由 SR 测量。因此，对于宏观单晶而言，在粉末/纳米晶中可能起关键作用的表面/界面效应不那么显著，块体扩散实际存在。我们观察到，由扩散锂离子引起的内磁场涨落因晶体取向而异。这基于理论考量并非显然预期。此类涨落速率被用于估算扩散系数，其与考虑各向异性扩散的第一性原理计算所得数值吻合良好。
引用
@article{arxiv.2111.11941,
title = {Li-ion diffusion in single crystal LiFePO$_4$ measured by muon spin spectroscopy},
author = {Ola Kenji Forslund and Rasmus Toft-Petersen and David Vaknin and Natalija van Well and Mark Telling and Yasmine Sassa and Jun Sugiyama and Martin Månsson and Fanni Juranyi},
journal= {arXiv preprint arXiv:2111.11941},
year = {2021}
}
备注
7 pages, 4 figures