X-ray diffraction topography of BaTiO at phase transition temperature

コヒーレントX線を用いたチタン酸バリウムのトポグラフィ

米田 安宏   ; 香村 芳樹*; 鈴木 芳生*

Yoneda, Yasuhiro; Komura, Yoshiki*; Suzuki, Yoshio*

チタン酸バリウムの相転移近傍におけるX線トポグラフィを非常にコヒーレント性の高いX線を用いて行った。コヒーレントX線を使うことによってBragg反射の中の微細構造が観測され、この微細構造の変化を追うために非常に精密に温度をコントロールしてtetragonalからcubic相への変化を追った。その結果、従来強誘電体の誘電率の変化は平均構造が変化する際に大きく変化すると思われてきたが、誘電率の変化は既に低温相であるtetragonal相で生じており、その際、強誘電ドメインの微小化に伴ったモザイクブロックサイズの変化が起きていることがわかった。

We performed X-ray diffraction topography analysis on a BaTiO single crystal with high-coherence synchrotron X-rays. Since the domain configuration of the BaTiO single crystal was unstable and fluctuated with temperature, an excellent temperature control system was used for domain observation. We used a milli-Kelvin (mK)-stabilized cell, which can control BaTiO crystal temperature to within 1 mK. By combining the coherent X-rays and the mK-stabilized cell, one can detect the domain configuration very sensitively during phase transition. The domain configuration changed markedly at the transition temperature. The low-temperature tetragonal domain fluctuated greatly before the long-range-order structure changed from tetragonal to cubic. The ferroelectric-to-paraelectric transition occurred in two steps; first, the domain configuration changed in the tetragonal phase, and then, the average structure changed to the cubic structure.