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Picosecond view of microscopic-scale polarization clusters in paraelectric BaTiO$$_{3}$$

パラ相チタン酸バリウムの微細分極クラスターのピコ秒観測

Tai, R.; 並河 一道; 澤田 昭勝*; 岸本 牧; 田中 桃子; Lu, P.*; 永島 圭介; 圓山 裕*; 安藤 正海*

Tai, R.; Namikawa, Kazumichi; Sawada, Akikatsu*; Kishimoto, Maki; Tanaka, Momoko; Lu, P.*; Nagashima, Keisuke; Maruyama, Hiroshi*; Ando, Masami*

チタン酸バリウムのフェロ相とパラ相に存在する分極クラスターをピコ秒X線レーザーを用いたスペックル計測法を用いて、世界で初めて観測しその特性を調べることに成功した。これらの動的に変化する分極クラスターは結晶温度がキュリー温度(Tc)に近づくにつれて現れる。そしてその分極クラスターの間隔は温度とともにリニアに増加する。ところがその平均サイズはほとんど変化しない。分極はキュリー温度より約5度低い温度点で最大値を示す。分極クラスターの短距離相関強度は、結晶温度がキュリー温度に向かって減少していくにつれて、(T-Tc)$^-$0.41$$pm$$0.02の関係をもって変化する。

The polarization clusters existing in both the ferroelectric and the paraelectric phase of BaTiO$$_{3}$$ are directly observed and characterized for the first time by a picosecond soft X-ray laser speckle technique. These dynamic clusters appear continuously across the Curie temperature Tc. The clusters' distance increases approximately linearly with temperature, while their mean size does not change significantly. The polarization exhibits a maximum at a temperature about 5 degree above Tc. The clusters' short-range correlation strength diverges as (T-Tc)$^-$0.41$$pm$$0.02 as temperature decreases toward Tc.

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分野:Physics, Multidisciplinary

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