Aller au contenu principal
Accès ouvert déclaré 2024 article

Rapid Characterization of Point Defects in Solid-State Ion Conductors Using Raman Spectroscopy, Machine-Learning Force Fields, and Atomic Raman Tensors

12Citations signalées, ce qui n’est pas une note de qualité
6Institutions déclarées
3Pays d’affiliation déclarés

Rattachement africain : us, de, sk. Niveau de preuve : code pays fourni par la source.

Le résumé fourni par la source

High Resolution Image Download MS PowerPoint Slide The successful design of solid-state photo- and electrochemical devices depends on the careful engineering of point defects in solid-state ion conductors. Characterization of point defects is critical to these efforts, but the best-developed techniques are difficult and time-consuming. Raman spectroscopy─with its exceptional speed, flexibility, and accessibility─is a promising alternative. Raman signatures arise from point defects due to local symmetry breaking and structural distortions. Unfortunately, the assignment of these signatures is often hampered by a shortage of reference compounds and corresponding reference spectra. This issue can be circumvented by calculation of defect-induced Raman signatures from first principles, but this is computationally demanding. Here, we introduce an efficient computational procedure for the prediction of point defect Raman signatures in solid-state ion conductors. Our method leverages machine-learning force fields and “atomic Raman tensors”, i.e., polarizability fluctuations due to motions of individual atoms. We find that our procedure reduces computational cost by up to 80% compared to existing first-principles frozen-phonon approaches. These efficiency gains enable synergistic computational–experimental investigations, in our case allowing us to precisely interpret the Raman spectra of Sr(Ti 0.94 Ni 0.06 )O 3-δ, a model oxygen ion conductor. By predicting Raman signatures of specific point defects, we determine the nature of dominant defects and unravel impacts of temperature and quenching on in situ and ex situ Raman spectra. Specifically, our findings reveal the temperature-dependent distribution and association behavior of oxygen vacancies and nickel substitutional defects. Overall, our approach enables rapid Raman-based characterization of point defects to support defect engineering in novel solid-state ion conductors.

Ce résumé expose les affirmations des auteurs. BNTIC ne l’interprète pas comme une validation indépendante des résultats.

Le contrôle bibliographique ouvert

DOI retrouvé dans Crossref DOI retrouvé ; titre concordant.

Titre Crossref
Rapid Characterization of Point Defects in Solid-State Ion Conductors Using Raman Spectroscopy, Machine-Learning Force Fields, and Atomic Raman Tensors
Date Crossref
18/09/2024
Éditeur
American Chemical Society (ACS)
Type
journal-article

Ce recoupement confirme des métadonnées liées au DOI. Il ne confirme ni la méthode ni les conclusions de l’étude, et il ne compte pas comme une seconde source scientifique indépendante.

Les institutions déclarées

Une affiliation ne permet pas de déduire la nationalité d’un auteur.

Les sujets associés

Electronic and Structural Properties of OxidesMachine Learning in Materials ScienceSemiconductor materials and devices

BNTIC News n’est pas le producteur de ces données. Les publications sont interrogées à la demande dans Crossref, OpenAIRE, DOAJ, Europe PMC, HAL, DataCite, AfricArXiv, ROR et la Banque mondiale, sans clé d’accès. OpenAlex reste optionnel. Aucun service payant n’est nécessaire et aucune donnée externe n’est enregistrée en base. Consulter les sources et leurs limites.