NMR-Study of Structure and Diffusion Processes in Li₃N

Résumé
Nous avons analysé les spectres quadrupolaires de ⁷Li et ¹⁴N dans des monocristaux de Li₃N en fonction de l'orientation dans le champ magnétique. Les résultats sont en bon accord avec le modèle de liaison ionique. L'évolution des spectres quadrupolaires et des relaxations spin-réseau Ɖ¹ en fonction de la température conduit au moins à deux processus de diffusion, en accord avec la forte anisotropie de la conductivité ionique. Au-dessous de 300 K la diffusion est réalisée dans les couches de Li₂N avec une enthalpie d'activation d'environ 0,25 eV. La mobilité des noyaux s'accélère, si la concentration d'hydrogène dans les échantillons est augmentée. Aux températures plus élevées on note une diffusion interplans importante, mettant en jeu les deux sites du lithium.

Abstract
Quadrupole split NMR-spectra of ⁷Li and ¹⁴N in single crystals of Li₃N were measured as a function of orientation to the magnetic field. The results confirm the model of ionic bonding. From the temperature dependence of both the ⁷Li spectra and the relaxation rate Ɖ₁ of ⁷Li at least two diffusion processes could be determined which are in agreement with the strong anisotropy of the ionic conductivity. Below 300 K nearly all diffusion takes place in the Li₂N layer with an activation enthalpy of about 0.25 eV. The jump rate of the ions can be increased by doping the crystals with hydrogen. At higher temperatures there is a considerable amount of interplanar diffusion involving both Li positions.