声子在β-锂霞石中锂扩散、热膨胀与相变中的作用：非弹性中子散射与晶格动力学研究
材料科学
2017-06-07 v1
摘要
β-锂霞石（LiAlSiO4）表现出一维超离子导电性以及各向异性热膨胀行为。我们在300至900 K温度范围内对β-锂霞石进行了非弹性中子散射测量，并采用第一性原理密度泛函理论方法计算了声子谱。对协同锂离子位移计算得到的能量分布表明，在高温相中Li离子优先沿六方c轴运动。然而，当晶体中引入肖特基缺陷时，Li离子扩散的能垒显著降低。此外，我们计算了声子谱的各向异性应力依赖关系，以获得沿不同轴的热膨胀行为。计算表明，约10 meV的低能声子模式的格林艾森参数（Gruneisen parameters）具有较大的负值，并主导了沿a轴和c轴的负热膨胀行为。另一方面，各向异性弹性以及30至70 meV范围内高能模式的格林艾森参数的各向异性正值，导致了a-b平面内的正热膨胀和沿c轴的负膨胀。对声子模式极化矢量的分析揭示了反常热膨胀行为的机制。我们将研究扩展至讨论布里渊区中的软声子与文献中报道的观测到的高压和高温相变之间的关系。
引用
@article{arxiv.1602.08285,
title = {Role of Phonons in Li-Diffusion, Thermal Expansion and Phase Transitions in beta-eucryptite: Inelastic Neutron Scattering and Lattice Dynamics Studies},
author = {Baltej Singh and Mayanak Kumar Gupta and Ranjan Mittal and Mohamed Zbiri and Stephane Rols and Sadequa Jahedkhan Patwe and Srungarpu Nagabhusan Achary and Helmut Schober and Avesh Kumar Tyagi and Samrath Lal Chaplot},
journal= {arXiv preprint arXiv:1602.08285},
year = {2017}
}
备注
31 pages, 15 Figures