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Neutron scattering study of the relaxor ferroelectric K$$_{1-x}$$Li$$_{x}$$TaO$$_{3}$$

リラクサー強誘電体K$$_{1-x}$$Li$$_{x}$$TaO$$_{3}$$の中性子散乱研究

脇本 秀一  ; Samara, G. A.*; Grubbs, R. K.*; Venturini, E. L.*; Boatner, L. A.*

Wakimoto, Shuichi; Samara, G. A.*; Grubbs, R. K.*; Venturini, E. L.*; Boatner, L. A.*

リラクサー強誘電体であるK$$_{1-x}$$Li$$_{x}$$TaO$$_{3}$$($$x$$=0.05, 0.10)について中性子散乱実験を行った。$$x$$=0.05は低温までリラクサー状態であるのに対し、$$x$$=0.10はリラクサー状態から低温で強誘電転移を示す。中性子散乱により強誘電ソフトモードと、分極したナノ領域(polar nano-region PNR)からくる散漫散乱について調べた結果、強誘電ソフトモードは通常の変位型強誘電体に見られるのと同様の振る舞いを示すことがわかった。またPNR内の原子変位は、強誘電ソフトモードの凍結成分と、全原子が均一に変位する成分を含んでいることがわかった。異常の結果は、この系におけるリラクサー的振る舞いには、off-centerの配位をとるLiイオンによる誘電緩和に加え、強誘電ソフトモードの寄与が重要であることを示している。

Neutron scattering experiments have been performed on relaxor ferroelectric K$$_{1-x}$$Li$$_{x}$$TaO$$_{3}$$ with $$x$$=0.05 and 0.10, where the former shows only relaxor behavior down to the lowest temperature, and the latter shows ferroelectric phase transition in addition to the relaxor behavior at higher temperatures. Studies of ferroelectric (FE) soft mode and diffuse scattering from the polarized nano-regions revealed that the FE soft mode behaves as similar as that in conventional displacive ferroelectrics. Also, it is found that the displacements of atoms in the polarized nano-regions contains a component which results from a condensation of the ferroelectric mode and a uniform displacements of all atoms. These facts suggest that the zone-center ferroelectric mode has an important contribution to the ferroelectric behavior in this system in addition to the Li atoms dipole relaxation.

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