光学声子与亚晶格屏蔽在固态离子导体中的动力学作用

固态电解质(SSE)需要具备竞争液态电解质的离子导电性，才能实现全固态电池等应用。尽管已发现众多材料，但实现超导电的底层机制仍然尚不清楚。特别是离子迁移涉及离子、声子和电子之间的耦合，这种超快晶格动力学作用在对应尺度上进行实验探索极少见。为探讨耦合晶格动力学对离子迁移的贡献，我们调制晶体内的电荷密度占据情况，然后以皮秒尺度测量LLTO这一候选SSE材料的时间分辨阻抗变化。扰动后，我们观察到在激光引起加热之前的超快尺度上发生了离子迁移增强，其瞬态响应匹配光学和声学声子振动的尺度，表明声子在离子迁移中发挥作用。我们进一步计算评估了从O 2p带到Ti 3d带的电荷转移对LLTO电子结构和物理结构的影响。我们假设电荷转移激发会通过改变 hopping 位置迁移路径鞍点处的局部电荷密度占据，扭曲TiO6八面体，从而降低Li+跳跃的迁移势垒（计算结果已证实）。我们排除了光生电子和激光加热的贡献。总体而言，我们的研究引入了一种新的光谱工具，用于在超快尺度上瞬态探测离子跳跃机制，这种机制此前仅能通过时平均方式或纯计算方法实现。我们提出的技术扩展了回答此类动力学问题的能力，而这些问题受限于现有光谱方法。