Local structure of BiFeO-BaTiO mixture

BiFeO-BaTiO混晶の局所構造

米田 安宏   ; 吉井 賢資  ; 小原 真司*; 喜多川 修二*; 森 茂生*

Yoneda, Yasuhiro; Yoshii, Kenji; Kohara, Shinji*; Kitagawa, Shuji*; Mori, Shigeo*

BiFeOとBaTiOを固溶させた(1-)BiFeO-BaTiOに関しては、Kumarによって室温での構造が=0.33近傍でcubic構造となり、誘電率が増加することが報告されている。また、この混晶の電子顕微鏡観察が森らによって行われており、=0.33の試料では電子回折パターンに散漫散乱が現れ、暗視野像においてツイードパターンが観察されることが報告された。平均構造がcubicであるにもかかわらず、何だかの強誘電的ドメインが観察されるということは、長距離構造には現れないローカルな強誘電性発現機構が存在することを示している。そこで、高エネルギーX線回折で得たデータを元にpair-distribution function解析を行うことで、(1-)BiFeO-BaTiOの局所構造を明らかにし、強誘電的性質とのかかわりを示すことを試みた。その結果、BiOポリヘドロンはBiのlone-pair電子のために歪んだ構造をしており、この局所的な歪みが分極発現機構となっていることがわかった。

Local structure analysis of (1-)BiFeO-BaTiO mixture was carried out by synchrotron radiation X-ray pair-distribution function (PDF) method. The PDF peak is resolved as a doublet due to the presence of two distinct bond length, Bi-O and Ba-O. Cubic perovskite lattice of (1-)BiFeO-BaTiO solid solution distorts locally to accomodate the distinct Bi-O and Ba-O bond lengths.