PROCESSUS DE TRANSPORT DANS LES OXYDES
CATION SELF DIFFUSION IN RUTILE

Résumé
La diffusion dans le rutile (TiO₂) est caractérisée par une extrême anisotropie avec de très grandes vitesses de diffusion parallèlement à l'axe c dans la structure tétragonale à corps centré pour des éléments interstitiels tels que le lithium et le bore. Au contraire, les éléments substitutionnels semblent diffuser dans les directions a et c à des vitesses semblables. Nous avons examiné l'autodiffusion du cation dans TiO₂ à la fois théoriquement et expérimentalement et trouvé que les coefficients de diffusion relatifs dans les deux directions peuvent être utilisés avec leurs facteurs de corrélation partiels pour identifier les sauts dans le sous-réseau cationique. Nous considérons trois types de sauts possibles : direction a, direction c et le long de la diagonale de la maille. L'information obtenue montre que le saut diagonal ne peut pas être unique dans ce système mais doit être accompagné par une proportion appréciable de sauts dans la direction c. Les vues développées ici peuvent être étendues à d'autres systèmes anisotropiques pour aider à l'identification des mécanismes de transport atomique.

Abstract
Diffusion in rutile (TiO₂) is characterized by extreme anisotropy with very large diffusion rates along the c-direction in the body-centered tetragonal structure for interstitial elements such as lithium and boron. In marked contrast, substitutional elements appear to diffuse in the a- and c-directions at similar rates. We have examined cation self diffusion in TiO₂ both theoretically and experimentally and find that the relative diffusion coefficients in the two directions can be used along with their partial correlation functions to identify the jumps taking place in the bct cation sublattice. We considered three types of possible jumps : a-direction, c-direction, and along the body diagonal. The information obtained shows that the diagonal jump cannot be unique for this system but must be accompaied by a significant fraction of c-direction jumps. Concepts developed in this research may be extended to other anisotropic systems to assist in identification of jump mechanisms for the atomic transport processes.