Li self-diffusion and ion conductivity in congruent LiNbO3 and LiTaO3 single crystals

材料科学 阿累尼乌斯方程 能量(信号处理) 活化能 扩散 等结构 离子电导率 凝聚态物理 空位缺陷 分析化学(期刊) 物理 结晶学 热力学 物理化学 晶体结构 化学 量子力学 电解质 色谱法 电极
作者
Claudia Kofahl,Lars Dörrer,Brendan Muscutt,Simone Sanna,Stepan Hurskyy,Uliana Yakhnevych,Yuriy Suhak,Holger Fritze,Steffen Ganschow,Harald Schmidt
出处
期刊:Physical Review Materials [American Physical Society]
卷期号:7 (3) 被引量:14
标识
DOI:10.1103/physrevmaterials.7.033403
摘要

Lithium niobate and lithium tantalate crystals are technologically important metal oxides with exceptional combinations of ferroelectric, piezoelectric, acoustic, optical, and electrical properties. The self-diffusion of both, the ionic constituents and the underlying point defects, is especially important for the overall electrical conductivity. To get insight into their dynamics, we investigate in this work Li self-diffusion in congruent ${\mathrm{LiNbO}}_{3}$ and ${\mathrm{LiTaO}}_{3}$ single crystals from different suppliers up to a temperature of $800{\phantom{\rule{0.16em}{0ex}}}^{\ensuremath{\circ}}\mathrm{C}$, using isotope-enriched $^{6}\mathrm{LiNbO}_{3}$ and $^{6}\mathrm{LiTaO}_{3}$ tracer layers in combination with secondary ion mass spectrometry depth-profile analysis. The diffusivities of the two isostructural materials are identical within error limits and can be described by the Arrhenius law with an activation energy of 1.35 eV in the range from ${150}^{\ensuremath{\circ}}$ to $800{\phantom{\rule{0.16em}{0ex}}}^{\ensuremath{\circ}}\mathrm{C}$. Furthermore, the electrical conductivity is determined between $400{\phantom{\rule{0.16em}{0ex}}}^{\ensuremath{\circ}}\mathrm{C}$ and $600{\phantom{\rule{0.16em}{0ex}}}^{\ensuremath{\circ}}\mathrm{C}$ and can described by an activation energy of about 1.34 eV. This is in excellent agreement with the energy barrier for the diffusion of a single Li vacancy as determined by nudged elastic band calculations based on density-functional theory. The Li-ion conductivities calculated from the diffusivities in ${\mathrm{LiNbO}}_{3}$ and ${\mathrm{LiTaO}}_{3}$ are identical within the error margins with the overall conductivities obtained from impedance spectroscopy measurements. This indicates that the migration of ${\mathrm{Li}}^{+}$ is able to explain the overall electrical conductivity below $600{\phantom{\rule{0.16em}{0ex}}}^{\ensuremath{\circ}}\mathrm{C}$ down to $180{\phantom{\rule{0.16em}{0ex}}}^{\ensuremath{\circ}}\mathrm{C}$.
最长约 10秒,即可获得该文献文件

科研通智能强力驱动
Strongly Powered by AbleSci AI
科研通是完全免费的文献互助平台,具备全网最快的应助速度,最高的求助完成率。 对每一个文献求助,科研通都将尽心尽力,给求助人一个满意的交代。
实时播报
刚刚
1秒前
1秒前
sun发布了新的文献求助10
3秒前
Ava应助土里刨星星的鱼采纳,获得10
5秒前
欢呼冰岚完成签到,获得积分10
5秒前
大王卡发布了新的文献求助30
5秒前
凝子老师发布了新的文献求助10
5秒前
优雅海雪发布了新的文献求助10
7秒前
7秒前
正在获取昵称中...完成签到,获得积分10
9秒前
研白完成签到 ,获得积分10
10秒前
蜜雪冰城完成签到,获得积分10
10秒前
狂歌痛饮空度日完成签到,获得积分10
11秒前
隐形曼青应助侦察兵采纳,获得10
11秒前
欢呼冰岚发布了新的文献求助50
12秒前
陵铛铛铛发布了新的文献求助10
12秒前
搜集达人应助caoyy采纳,获得10
12秒前
YYJ25发布了新的文献求助10
13秒前
勤劳落雁发布了新的文献求助30
14秒前
科研通AI5应助优雅海雪采纳,获得10
14秒前
loulan完成签到,获得积分10
15秒前
orixero应助yyyyy语言采纳,获得10
17秒前
土里刨星星的鱼完成签到,获得积分20
17秒前
Ava应助sun采纳,获得30
19秒前
miss完成签到,获得积分10
20秒前
hu完成签到 ,获得积分10
21秒前
mathmotive完成签到,获得积分10
22秒前
白大褂完成签到,获得积分10
23秒前
23秒前
23秒前
小马甲应助孙淳采纳,获得10
25秒前
25秒前
科研通AI5应助二二二采纳,获得10
25秒前
赘婿应助尘林采纳,获得10
26秒前
HPP123完成签到,获得积分10
28秒前
29秒前
YYJ25发布了新的文献求助10
30秒前
liyuchen发布了新的文献求助10
30秒前
侦察兵发布了新的文献求助10
30秒前
高分求助中
Continuum Thermodynamics and Material Modelling 3000
Production Logging: Theoretical and Interpretive Elements 2700
Ensartinib (Ensacove) for Non-Small Cell Lung Cancer 1000
Unseen Mendieta: The Unpublished Works of Ana Mendieta 1000
Bacterial collagenases and their clinical applications 800
El viaje de una vida: Memorias de María Lecea 800
Luis Lacasa - Sobre esto y aquello 700
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 生物 医学 工程类 有机化学 生物化学 物理 纳米技术 计算机科学 内科学 化学工程 复合材料 基因 遗传学 物理化学 催化作用 量子力学 光电子学 冶金
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 3527998
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 3108225
关于积分的说明 9288086
捐赠科研通 2805889
什么是DOI,文献DOI怎么找? 1540195
邀请新用户注册赠送积分活动 716950
科研通“疑难数据库(出版商)”最低求助积分说明 709849