Critical exponents of the order parameter of diffuse ferroelectric phase transitions in the solid solutions based on lead germanate: studies of optical rotation
在这项工作中,我们表明,扩散铁电相变(DFEPTs)发生在锗酸铅基晶体的序参量(CEOPs)的临界指数可以确定使用实验温度依赖性的旋光度。我们还描述了建议将晶体样本分成许多均匀单位晶胞的方法,每个单位晶胞的特征在于具有特定局部居里温度的非扩散相变。用这种方法测定了纯PbPDMATHABMM Ge $_{3}$ O $_{11}$晶体、固溶体Pb $_{5}$(Ge $_{1-x}$ Si $_{x}$)$_{3}$ O $_{11}$($x = $ 0.03、0.05、0.10、0.20、0.40)和(Pb $_{1-x}$ Ba $_{x}$)$_{5}$ Ge $_{3}$ O $_{11}$($x =$ 0.02,0.05),和掺杂晶体Pb $_{5}$ Ge $_{3}$ O $_{11}$:Li $^{3+}$(0.005重量%)。%)、Pb $_{5}$ Ge $_{3}$ O $_{11}$:La $^{3+}$(0.02 wt. %)、Pb $_{5}$ Ge $_{3}$ O $_{11}$:Eu $^{3+}$(0.021 wt. 0 $_{11}$:Li $_{3}$,Bi $^{3+}$(0.152重量%)和Pb $_{5}$ Ge $_{3}$ O $_{11}$:Cu $^{2+}$(0.14 wt. %).与其他用于确定DFEPT的居里温度和CEOP的技术相比,我们的方法证明了它的本质优势。
英文摘要:
In this work we show that the critical exponents of the order parameter (CEOPs) of diffuse ferroelectric phase transitions (DFEPTs) occurring in lead germanate-based crystals can be determined using experimental temperature dependences of their optical rotation. We also describe the approach that suggests dividing a crystal sample into many homogeneous unit cells, each of which is characterized by a non-diffuse phase transition with a specific local Curie temperature. Using this approach, the CEOPs have been determined for the pure Pb$_{5}$Ge$_{3}$O$_{11}$ crystals, the solid solutions Pb$_{5}$(Ge$_{1-x}$Si$_{x}$)$_{3}$O$_{11}$ ($x = $0.03, 0.05, 0.10, 0.20, 0.40) and (Pb$_{1-x}$Ba$_{x}$)$_{5}$Ge$_{3}$O$_{11}$ ($x =$ 0.02, 0.05), and the doped crystals Pb$_{5}$Ge$_{3}$O$_{11}$:Li$^{3+}$ (0.005 wt. %), Pb$_{5}$Ge$_{3}$O$_{11}$:La$^{3+}$ (0.02 wt. %), Pb$_{5}$Ge$_{3}$O$_{11}$:Eu$^{3+}$ (0.021 wt. %), Pb$_{5}$Ge$_{3}$O$_{11}$:Li$^{3+}$, Bi$^{3+}$ (0.152 wt.~\%) and Pb$_{5}$Ge$_{3}$O$_{11}$:Cu$^{2+}$ (0.14 wt. %). Comparison of our approach with the other techniques used for determining the Curie temperatures and the CEOPs of DFEPTs testifies to its essential advantages.
Understanding the crystallographic phase relations in alkali-trihalogeno-germanate perovskites in terms of ferroelectric or antiferroelectric arrangements of the tetrahedral GeX$_3$ units
Electrically and magnetically induced optical rotation in Pb5Ge3O11:Cr crystals at the phase transition. 2. Faraday effect in pure and Cr-doped lead germanate in the presence of electric field and spontaneous polarization
Origin of Diffuse Scattering in Relaxor Ferroelectrics
利用高压变温单晶同步辐射X射线测量和基于第一性原理的分子动力学模拟研究了弛豫铁电系统PSN(PbSc $_{1/2}$ Nb $_{1/2}$ O $_3$)的漫散射。恒温实验表明,在不同的温度下,压力诱导的弛豫相的转变,其特征在于蝴蝶和棒状的扩散散射周围的$\{$ h 00 $\}$和$\{$ hh 0 $\}$布拉格点,分别。模拟再现了观察到的漫散射特征以及它们的压力-温度行为,并表明它们是由化学有序区域之间的极化相关性引起的,在以前的模拟中,这些区域表现为极性纳米区域。模拟还显示出径向漫散射(朝向和远离{ \bf Q}=(000)),即使在顺电相中也持续存在,与以前对(PbMg $_{1/3}$ Nb $_{2/3}$ O $_3$)(PMN)的中子实验一致。
Composition induced diffused to relaxor ferroelectric phase transition in lead-free (1-x)(Li0.12Na0.88)NbO3-xBaTiO3 (0 to x to 0.40) ferroelectric ceramics
采用传统陶瓷工艺制备了(1-x)Li 0.12Na 0.88NbO3-xBaTiO 3(0 ~ x ~ 0.40)铁电陶瓷,并利用介电谱研究了其相变行为。随温度变化的介电常数ε ′(T)显示出所有组分的扩散铁电-顺电转变。测量并验证了Uchino等人[J Am Ceram Soc 2010;93:4011]定义的扩散相变(DPT)的可接受且合格的表征参数(D)。有趣的是,从扩散铁电相变(FE-DPT)弛豫铁电(RFE)转变的交叉被发现的组成x大于等于0.225。FE-DPT的特征在于介电最大值的温度(Tm)与频率无关,而RFE被发现具有满足Vogel-Fulcher关系的频率依赖性Tm。组合物诱导的交叉归因于不同PNR尺寸和弛豫时间的动力学,所述动力学随着不同BaTiO 3含量(x)而变化,从而导致FE-DPT或RFE的出现。
Phase-field insight into the nature of topological polarization structures in uniaxial ferroelectrics
Institute of Materials Science, Technical University of Darmstadt(达姆施塔特工业大学材料科学研究所);Institute of Physics, Czech Academy of Sciences(捷克科学院物理研究所);Faculty of Mechatronics, Informatics and Interdisciplinary Studies, Technical University of Liberec(利贝雷茨工业大学机械、信息学及跨学科研究学院)
Phase transition of chemically doped uniaxial relaxor ferroelectric
用中子散射法研究了Sr $_{0.585}$ Ce $_{0.025}$ Ba $_{0.39}$ Nb $_2$ O $_6$(SBN-61:Ce)的铁电相变.我们没有发现软横光学声子的证据。然而,我们确实观察到各向异性漫散射。这种散射具有非弹性和弹性贡献。在顺电相与弹性漫散射的磁化率如下SBN-61:Ce的介电磁化率的异常。在铁电相的弹性散射的线形是一致的铁电畴壁的预期形式。与宏观观察相比,Ce掺杂晶体的散射性质与纯Sr $_{0.61}$ Ba $_{0.39}$ Nb $_2$ O $_6$的散射性质没有明显变化。
The Persistence and Memory of Polar Nano-Regions in a Ferroelectric Relaxor Under an Electric Field
用中子漫散射方法研究了弛豫化合物Pb[(Zn $_{1/3}$ Nb $_{2/3}$)$_{0.92}$ Ti $_{0.08}$ ]O $_3$在[111]取向电场作用下的极性纳米区(PNR)响应.与经典的预期相反,与PNR相关的漫散射持续存在,甚至部分增强场冷却。外部电场的影响在去除电场后由PNR保留。即使在将系统加热到$T_C$以上并在零场下冷却后,所施加场的"记忆“也会重现。
Phase Transition of the Uniaxial Disordered Ferroelectric Sr$_{0.61}$Ba$_{0.39}$Nb$_2$O$_6$
用中子散射方法研究了Sr $_{0.61}$ Ba $_{0.39}$ Nb $_2$ O $_6$(SBN-61)的铁电相变.铁电极化是沿着晶体学$c$ -轴,但是沿着$<$ 1,1,0 $>$方向传播的横向声学分支没有显示出与该转变相关的任何异常。我们没有发现软横光学声子的证据。然而,我们确实观察到弹性漫散射。这种散射的强度随着样品从远高于相变的温度冷却而增加。与这种漫散射相关的磁化率遵循SBN-61的介电常数的异常。低于T $_\mathrm{c}$,这种散射的形状与铁电畴壁的预期散射一致。我们的研究结果表明,尽管明显的化学无序SBN-61的行为作为一个经典的有序-无序单轴铁电体的临界波动范围$<10^{-11}$ s。
Anomalous pressure dependence of the atomic displacements in the relaxor ferroelectric PbMg$_{1/3}$Ta$_{2/3}$O$_3$
本文用粉末中子衍射方法研究了PbMg $_{1/3}$ Ta $_{2/3}$ O $_3$(PMT)弛豫铁电体在高达$\sim 7$ GPa的静水压力下的晶体结构。我们发现一个急剧的压力引起的铅位移从反转中心,这与增加了$\sim$ 50%的各向异性的氧温度因子相关的减少。相比之下,Mg/Ta的振动对压力相当不敏感。我们属性这些变化负责先前报道的压力引起的抑制的反常介电常数和漫散射弛豫铁电体。
Evolution of the neutron quasi-elastic scattering through the ferroelectric phase transition in 93%PbZn$_{1/3}$Nb$_{2/3}$O$_3$ - 7% PbTiO$_3$
本文研究了弛豫铁电体(1-x)PbZn $_{1/3}$ Nb $_{2/3}$ O $_{3}$ -xPbTiO $_{3}$(x=0.07)中的中子漫散射。第一个分量是严格弹性的,但在q空间中扩展,并且在600 K以下增长。对于(1-x)PbZn $_{1/3}$ Nb $_{2/3}$ O $_{3}$ - x PbTiO $_{3}$(x=0.07)弛豫铁电体,之前没有报道的第二组分是准弹性的,其线宽具有与通过布里渊光谱观察到的中心峰的宽度类似的温度依赖性。准弹性散射的磁化率的温度依赖性在铁电转变处具有最大值。
Coexistence of Ferroelectric and Relaxor-like Phases in a Multiferroic Solid Solution (1-x)Pb(Fe$_{1/2}$Nb$_{1/2}$)O$_3$-xPbMnO$_3$
Institute of Physics, National Academy of Sciences of Ukraine(乌克兰国家科学院物理研究所);Frantsevich Institute for Problems in Materials Science, National Academy of Sciences of Ukraine(乌克兰国家科学院弗兰采维奇材料科学问题研究所);Ye. O. Paton Institute of Materials Science and Welding, National Technical University of Ukraine “Igor Sikorsky Kyiv Polytechnic Institute”(乌克兰国立技术大学“伊戈尔·西科尔斯基基辅理工学院”叶·奥·帕顿材料科学与焊接研究所)
Anisotropic Local Correlations and Dynamics in a Relaxor Ferroelectric
弛豫铁电体由于其反常的介电特性、弥散的相变和强的压电性而受到人们的广泛关注。理解弛豫体的结构和动力学一直是固态物理学中的长期挑战之一,当前非极性基质中的极性纳米区域模型仅提供弛豫体相变的定性描述。本文采用分子动力学模拟和动态对分布函数技术研究了75%PbMg $_{1/3}$ Nb $_{2/3}$ O $_3$-25%PbTiO $_3$(PMN-PT)的局域结构和动力学.我们首次表明,弛豫跃迁可以描述的本地序参量。我们发现,在结构上,弛豫相的特点是存在高度各向异性的相关性之间的本地阳离子位移。这些相关性类似于水中的氢键网络。我们的研究结果与目前的极性纳米区域模型相矛盾,相反,我们提出了一个新的模型,均匀的随机网络的各向异性耦合偶极子。
Enhanced electrocaloric and energy-storage properties of environment-friendly ferroelectric Ba0.9Sr0.1Ti1-xSnxO3 ceramics
研究了采用传统固相反应法制备的环境友好型Ba 0. 9 Sr 0. 1 Ti 1-xSnxO 3(BSTS-x)铁电陶瓷的电热效应和储能性能。在我们的样品中发现了超过80%的显著能源效率。特别地,BSTS-5和BSTS-10样品在室温(RT)附近的宽温度范围内分别表现出92%和88%的效率。直接EC测量和间接方法的基础上的热力学方法被用来表征EC效应,两者都得到了一致的结果。BSTS-0在368 K下获得了最大的电热响应率0.73 K mm/kV,在仅为7.4 kV/cm的低外加电场下绝热温度变化DT(EC)为0.55 K。随着Sn含量的增加,BSTS-x陶瓷的EC响应降低,而它们的扩散性在以RT为中心的广泛的温度范围内增加。研究结果表明,设计具有更高EC效应和能量效率的环境友好型材料用于潜在的固态制冷和储能装置是可能的。
Diffuse phase transition and electrical properties of lead-free piezoelectric (LixNa1-x)NbO3 (0.04 to x to 0.20) ceramics near morphotropic phase boundary
Influence of tetragonal platelets on the dielectric permittivity of 0.964Na$_{1/2}$Bi$_{1/2}$TiO$_3$-0.036BaTiO$_3$
研究了无铅弛豫铁电体中八面体倾斜有序随温度的演化及其对铁电性能的影响。利用0.964 Na $_{1/2}$ Bi $_{1/2}$ TiO $_3$-0.036 BaTiO $_3$单晶的漫中子散射,我们提出了这种钙钛矿的温度依赖性纳米结构的模型,其特征在于化学钉扎的四面体片晶嵌入菱形基质中,通常由立方中间相分离。我们的研究结果表明,四方晶片的平方厚度和介电常数之间有明显的相关性。这被解释为在四方晶片晶中心处的应变和扭曲晶格的极化率增加的标志。
Observation of robust spin-phonon coupling and indication of hidden structural transition in the spin-driven ferroelectrics Mn4B_2O_9 (B= Nb, Ta)
Center for High Pressure Science and Technology Advanced Research (HPSTAR)(高压科学与技术前沿研究卓越创新中心);Solid State Physics Division, Bhabha Atomic Research Centre(巴哈原子研究中心固态物理部);Homi Bhabha National Institute(霍米·巴巴国立研究所);High Pressure and Synchrotron Radiation Physics Division, Bhabha Atomic Research Centre(巴哈原子研究中心高压与同步辐射物理部);Shanghai Key Laboratory MFree, Institute for Shanghai Advanced Research in Physical Sciences(上海先进物理科学研究院MFree上海市重点实验室)