中性子非弾性散乱実験による超イオン伝導体AgIの低エネルギーダイナミクスの研究

Low-energy dynamics of superionic conductor AgI investigated by inelastic neutron scattering measurements

中村 充孝   ; 島倉 宏典; 上野 広樹; 川北 至信  ; 新井 正敏; 河村 聖子   ; 中島 健次  ; 菊地 龍弥  

Nakamura, Mitsutaka; Shimakura, Hironori; Ueno, Hiroki; Kawakita, Yukinobu; Arai, Masatoshi; Kawamura, Seiko; Nakajima, Kenji; Kikuchi, Tatsuya

典型的な超イオン伝導物質であるAgIの結晶相の違いに起因するダイナミクスの変化を明らかにするため、中性子非弾性散乱実験により動的構造因子を詳細に解析した。その結果、2meV以下の低エネルギー領域において2近傍の強度が420K以上で急激に増加することを見いだした。さらに、この強度の温度依存性はAgIにおける直流イオン伝導度の温度依存性とかなり良い一致を見せることもわかった。特異な低エネルギー励起の観点から、超イオン伝導物質におけるイオン伝導機構の統一的解釈が可能になるかもしれない。

In order to elucidate the dynamical changes caused by differences in the structural phase of AgI which is a typical superionic conducting material, we carried out a detailed examination of the dynamical structure factor S(Q,E) obtained by inelastic neutron scattering measurements. Herein, we show that the intensity in a low-energy region (E 2 meV) at around 2 abruptly increases beyond 420 K, and the temperature-dependent behavior of this intensity is remarkably similar to that of dc ionic conductivity over a wide temperature range in the region of 420 K. A unified explanation of the ionic conduction mechanism in superionic materials may be established in terms of their characteristic low-energy excitations.