The self diffusion of Ni in undoped and Al-doped NiO single crystals

Résumé
Nous avons constaté le coefficient d'autodiffusion de ⁶³Ni dans des monocristaux purs de NiO et aussi dans des monocristaux contenant 0,17 % pds Al. Les mesures ont été effectuées sous une pression d'oxygène d'1 atm et dans le domaine de température de 755-1700 °C. En plus, nous avons fait des mesures en fonction de la pression partielle d'oxygène dans le domaine 10^-4-1 atm à 1460 °C. Aux températures inférieures à 1200 °C à la majorité de l'Al se précipite en forme de NiAl₂O₄ et il en résulte que la concentration d'A1 se représente par la solubilité d'Al dans NiO. On ne peut pas comprendre les résultats tirés des mesures aux températures supérieures à 1200 °C à partir de l'un ou l'autre des deux modèles proposés, soit que toutes les lacunes cationiques n'apportent qu'une seule charge, soit que quelques-unes d'entre elles apportent une charge, les autres deux charges. Il semble nécessaire, afin d'expliquer les résultats à proposer qu'il y existe des agglomérats Al-lacune cationique, qui affectent une mobilité inférieure à la mobilité des lacunes libres. En se servant de paramètres vraisemblables pour décrire la solubilité d'Al dans NiO, on peut rendre compte, pour toutes les températures, des données sur les cristaux contenant Al, en admettant que chaque lacune apporte une seule charge et s'associe avec un atome d'Al, grâce à une énergie de liaison de 1,2 eV.

Abstract
The ⁶³Ni tracer diffusion coefficient for diffusion in undoped NiO single crystals and crystals doped with 0.17 ^w% Al has been measured, at an oxygen pressure of 1 atm., in the temperature range 755-1700 °C. It has also been measured at 1460 °C as a function of oxygen pressure in the range 10^-4-1 atm. At temperatures below 1200 °C some of the Al dopant was precipitated as NiAl₂O₄ and the degree of doping was determined by the saturation solubility of Al in NiO. At temperatures above 1200 °C defect models assuming either only singly charged Ni vacancies, or both singly and doubly charged vacancies, were incapable of a satisfactory interpretation of the data. It is suggested that this is due to the formation of Ni vacancy-Al complexes having lower mobility than the unassociated Ni vacancies. A model in which singly charged vacancies form associates with Al dopant with a binding energy of 1.2 eV is shown to fit the diffusion data in Al-doped NiO over the whole temperature range, using reasonable parameters to describe the solubility of Al in NiO.