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Effect of B-site randomness on the antiferroelectric/relaxor nature of the ground state; Inelastic X-ray scattering study of Pb(In$$_{1/2}$$Nb$$_{1/2}$$)O$$_{3}$$

反強誘電/リラクサーを制御するBサイトランダムネスの効果; X線非弾性散乱実験による研究

大和田 謙二; 福田 竜生; 水木 純一郎; 廣田 和馬*; 寺内 暉*; 筒井 智嗣*; Baron, A. Q. R.*; 大和 英弘*; 安田 直彦*

Owada, Kenji; Fukuda, Tatsuo; Mizuki, Junichiro; Hirota, Kazuma*; Terauchi, Hikaru*; Tsutsui, Satoshi*; Baron, A. Q. R.*; Owa, Hidehiro*; Yasuda, Naohiko*

Pb(In$$_{1/2}$$Nb$$_{1/2}$$)O$$_{3}$$(PIN)はペロヴスカイトBサイトの秩序度により反強誘電状態,強誘電状態,リラクサー状態を取りうる物質である。秩序PINは鉛複合ペロヴスカイトPb(B'B'')O$$_{3}$$においてBサイトランダムネスのない系であり、Bサイトランダムネスによる反強誘電状態/リラクサー状態の起源を探るには理想的な物質である。われわれはX線非弾性散乱実験を行った。準弾性散乱(QE)は臨界スローダウンを示し横波音響(TA)フォノンは反強誘電転移点($$T_{rm N}$$)までソフト化を示す一方、横波光学モードは低温までソフト化を続けた。これらの結果は、反強誘電相転移はQEの起源とTAフォノンによるものであるが、強誘電相関は確固としてその背後に存在していることを示している。これらの結果を元に、Bサイトランダムネスの効果について議論する。

Pb(In$$_{1/2}$$Nb$$_{1/2}$$)O$$_{3}$$ (PIN) can be antiferroelectric (AFE), ferroelectric (FE) or a relaxor depending upon the perovskite B-site randomness. Orderd PIN (O-PIN, without B-site randomness) is supposed to be an ideal system of lead-based complex perovskite Pb(B'B'')O$$_{3}$$ and expected to give us a clear picture of the AFE/relaxor nature of the ground state by the B-site randomness. We studied the dynamics of O-PIN by inelastic X-ray scattering. The quasielastic (QE) scattering shows the critical slowing down and the transverse acoustic (TA) mode shows the softening towards $$T_{rm N}$$. On the other hand, the transverse optic (TO) mode shows the softening toward low temperature with no clear anomaly at $$T_{rm N}$$. These results represent that the antiferroelectric (AFE) phase transition is associated with the TA and the origin of the QE scattering, while ferroelectric correlation does exist behind the AFE ordering. The effect of B-site randomness is finally discussed on the basis of the results.

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分野:Physics, Multidisciplinary

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