Local structure analysis of Bi(MgTi)O grown by high pressure synthesis

高圧合成したBi(MgTi)Oの局所構造解析

米田 安宏   ; 齋藤 寛之; 吉井 賢資  

Yoneda, Yasuhiro; Saito, Hiroyuki; Yoshii, Kenji

強誘電体として非常に良い特性を示すPb(Zr,Ti)Oでは構造相境界(morphotoropic phase boundary: MPB)での組成が用いられている。これは正方晶構造と菱面体晶構造の相境界における組成では特性が著しく向上する。通常、MPB組成の実現のために混晶が用いられているが、これを圧力を用いて実現しようとした試みである。圧力誘起のMPBの実現の可能性のある物質としてBi(MgTi)O(BMT)を選んだ。この物質は常圧での合成ができないため、高温高圧合成を試みたところ、2種類のBMTを得ることができた。一つは菱面対象構造でもう一つは斜方晶構造である。このうち、菱面体晶構造のBMTは強誘電特性を示した。これら2つの構造の関係を明らかにするため、高圧下でのX線その場観察を行ったところ、斜方晶構造は常圧安定相で菱面体晶構造は高圧安定相であることがわかった。これらの局所構造をpair-distribution function(PDF)解析を用いて調べたところ、非常に似通っており、この類似性が圧力下での相転移を誘起していることがわかった。

Bi(MgTi)O (BMT) was grown by high-pressure and high-temperature synthesis to achieve the morphotropic phase boundary induced by pressure. Two types of BMT was obtained; one has orthorhombic structure and the other has rhombohedral structure. high-pressure and high-temperature X-ray diffraction measurements were performed, and it clarified that the orthorhombic structure is stabilized in the ambient pressure phase and the rhombohedral structure is stabilized in the high pressure phase. We also performed local structure analysis by using pair-distribution function analysis. The similarity of local structures in the orthorhombic and rhombohedral BMT was revealed, and it was also the phase transition mechanism to the high-pressure rhombohedral phase.