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スピネル化合物LiMn$$_2$$O$$_4$$における電荷の短距離秩序による局所構造歪み

Local lattice distortion caused by short-range charge ordering in spinel compound LiMn$$_2$$O$$_4$$

樹神 克明; 井川 直樹; 社本 真一; 池田 一貴*; 大下 英敏*; 金子 直勝*; 大友 季哉*; 鈴谷 賢太郎; 星川 晃範*; 石垣 徹*

Kodama, Katsuaki; Igawa, Naoki; Shamoto, Shinichi; Ikeda, Kazutaka*; Oshita, Hidetoshi*; Kaneko, Naokatsu*; Otomo, Toshiya*; Suzuya, Kentaro; Hoshikawa, Akinori*; Ishigaki, Toru*

LiMn$$_2$$O$$_4$$は立方晶スピネル構造をもち、すべてのMnサイトは結晶学的に等価で+3.5の平均価数をもつ。この系は約260K以下で電荷秩序に伴い斜方晶へと構造相転移を示すが、電気伝導性は転移温度の上下でともに非金属的である。我々は高温立方晶相での非金属的電気伝導の起源を知る目的で粉末中性子回折実験を行い、そのデータを原子対相関関数に変換して局所構造解析を行った。その結果、高温立方晶相は低温斜方晶と同様の局所構造歪みをもち、電荷の短距離秩序が存在しており、それが非金属的電気伝導の原因になっていることがわかった。また原子対相関関数の温度依存性を調べたところ、低温斜方晶相を含む200Kから450Kの広い温度範囲において局所構造歪みおよびMn-O距離はほとんど温度変化しないことがわかった。

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