Technical Report of ISSP Ser. A: Number 3190

Abstract

It is found that the proton is strongly absorbed in heavily Sc-doped SrTiO3. Neutron-diffraction measurements were performed by using single crystals. The O-H distance is found to be about 1.2 A and the proton concentration is estimated to be about two mol percent for SrTi(0.98)Sc(0.02)O3. Protonic conduction was observed in Sc-doped SrTiO3 by alternative current-conductivity measurements in wet air, while the hole conductivity was observed in dry air. The proton is bound by the oxygen ion as if the proton makes the hydrogen bond between two oxygen ions, which might be responsible for the high protonic conductivity in this material.

陽子が多量のScをドープしたSrTiO3に強く吸収されることを見いだした。単結晶を用いて中性子回折を測定した。SrTi(0.98)Sc(0.02)O3の場合、O-H距離は約1.2オングストロームであり、陽子濃度は約2mol%であることが分かった。湿り空気中の交流電気伝導率測定によって陽子伝導性をScをドープしたSrTiO3内で観測した。一方、乾燥空気中における空孔電気伝導率を観測した。陽子が2つの酸素イオンの間で水素結合を作っているように、陽子は酸素イオンによって束縛されている。このことがこの物質の高い陽子伝導率に寄与しているようである。