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Local- and intermediate-range order in room temperature superionic conducting Ag-GeSe$$_{3}$$ glasses

室温超イオン伝導体Ag-GeSe$$_{3}$$ガラスの局所・中距離原子構造

細川 伸也*; 川北 至信 ; Stellhorn, J. R.*; Pusztai, L.*; Blanc, N.*; Boudet, N.*; 池田 一貴*; 大友 季哉*

Hosokawa, Shinya*; Kawakita, Yukinobu; Stellhorn, J. R.*; Pusztai, L.*; Blanc, N.*; Boudet, N.*; Ikeda, Kazutaka*; Otomo, Toshiya*

銀イオン伝導体Ag$$_{x}$$(GeSe$$_{3}$$)$$_{1-x}$$のx=0.15, 0.28, 0.33, 0.50の試料について局所・中距離原子秩序がAXS, XRD, ND, RMCモデリングを組合せて調べられた。AXSとXRDで得られた結果にNDを加えることによって、もっともらしい部分構造と部分pdfを得ることができた。AXSとRMCによる以前の結果とは対照的に、多くのAg-Ge, Ge-Ge相関が第一近接殻内に見られるようになり、第一原理MDシミュレーションと一致する結果となった。GeとSeの配位数は、Agを考慮に入れなければ、すべてのAg濃度で8-$$N$$規則にほぼ乗っている。Ag濃度が増加すると、Ag周りのGeとSeの部分配位数が著しく増加し、一方Ag-Ag配位数はわずかに増加するのみである。このことは、Agの伝導経路がAg-Ag相関の第2近接を経由して形成されていることを示している。

Local- and intermediate-range atomic order in Ag ion conducting glasses Ag$$_{x}$$(GeSe$$_{3}$$)$$_{1-x}$$ with x = 0.15, 0.28, 0.33, and 0.50 were investigated by using a combination of AXS, XRD, ND, and RMC modeling. By adding the ND pdf to AXS and XRD results, reasonable partial structure factors and partial pdf were obtained by the RMC procedure. In contrast to the previous AXS and RMC study, a large number of Ag-Ge and Ge-Ge correlations are observed in the first coordination shell region, which is consistent with an ${it ab initio}$ MD simulation. The coordination numbers around the Ge and Se mostly follow the 8-$$N$$ rule over all Ag concentrations if Ag is not taken into account. With increasing the Ag concentration, the partial coordination numbers with Ge and Se atoms around Ag remarkably increases, while the Ag-Ag coordination number increases only slightly, indicating that the Ag conducting path is formed through the second neighboring Ag-Ag correlations.

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