| 研究概要 |
(La,Li)TiO_3における高イオン伝導のメカニズムを明らかにし,さらにイオン伝導の高い酸化物を合成するための設計指針を得るために,各種イオン置換の実験と計算機実験を行った。
(1)単結晶合成とそのイオン伝導度
FZ法により,(La,Li)TiO_3単結晶を合成し,そのイオン伝導を測定した。その結果,c軸方向とab面内でのイオン伝導はその構造の2次元性に由来する異方性を示すことを確認するとともに,多結晶試料と絶対値が等しいことを確かめた。
(2)イオン置換によるイオン伝導度の変化
A-サイトあるいはB-サイトのイオン置換により,イオン伝導とその活性化エネルギーも変化するが,ペロブスカイトパラメータで整理したところB-サイトイオンと酸素間の化学結合が支配的なパラメータであることを見出した。
(3)2体ポテンシャルの計算
ペロブスカイトにおける陽イオン伝導のメカニズムを探るため,粗い近似として2体ポテンシャルをクーロンポテンシャルと反発ポテンシャルのみで表しペロブスカイト格子中でのポテンシャル計算を行った。その結果,本構造中で活性化エネルギーを決定するポテンシャルの位置は,酸素で囲まれたボトルネックでの反発ポテンシャルを下げることにより可能であること、このためには格子を膨張させるイオン置換が必要であることを確認した。
(4)MD法による計算
(La,Li)TiO_3中でのリチウムイオンの動きを再現すべく,完全イオン性モデルと部分イオン性モデルで計算を行ったところ,チタンと酸素間に共有結合性を考慮した部分イオン性モデルのみが再現可能であることを確認した。
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