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Local structure analysis of BaTiO$$_3$$ and KNbO$$_3$$ solid solution

BaTiO$$_3$$-KNbO$$_3$$混晶の局所構造解析

米田 安宏; 小原 真司*; 熊田 伸弘*; 和田 智志*

Yoneda, Yasuhiro; Kohara, Shinji*; Kumada, Nobuhiro*; Wada, Satoshi*

チタン酸バリウム(BaTiO$$_3$$, BT)とニオブ酸カリウム(KNbO$$_3$$)は共にペロブスカイト構造を有する 強誘電体でほぼ同じ逐次相転移を起こすことが知られている。スレーターモードとして知られるBサイトイオンのオフセンターシフトを分極発現機構に持つBTに対し、アクセモードと呼ばれるBサイトイオンを含む八面体の回転モードを分極発現機構に持つKNはBサイトのNbと酸素の相関が非常に強く、Nbサイトのネットワークがペロブスカイト構造を形成している。BTとKNは同じペロブスカイト構造を有していながら、局所的には異なるネットワーク構造で形成されている。このように、異なるネットワーク構造を持つ物質で混晶を作製した場合、どのような局所構造が現れるのか、興味が持たれる。BT-KN混晶の高エネルギーX線回折とBa-L3吸収端XAFSを行い、局所構造解析を行った。BTとKNは局所構造に類似性が認めら れるが、固溶化が進むにつれて局所構造が変調 を受けることがわかった。その局所構造の変調の原因として、ドメインサイズの微小化によってドメイン内部の強誘電的な相関が弱められたことが考えられる。

The atomic-scale structure of solid solution of BaTiO$$_3$$ (BT) and KNbO$$_3$$ (KN) has been studied using high-energy X-ray diffraction, X-ray absorption fine structure, and atomic pair-distribution function analysis techniques. We prepared BT-KN solid solution through KNbTiO$$_5$$, in which Ti and Nb atoms are arranged randomly. The average structure of BT-KN solid solution was cubic structure and the local strcuture is also reproduced by the cubic structure. It is rare that a solid solution synthesized from ferroelectric materials has a local strcuture of a paraelectric material. Since the original correlation of BT or KN was lost, ferroelectricity disappeared in the BT-KN solid solution.

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分野:Physics, Applied

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