Crystal structures and phase stability of antiferroelectric phases in undoped and Ca-modified sodium niobates

非ドープおよびCa置換ニオブ酸ナトリウムにおける反強誘電性相の結晶構造と安定性

阿蘇 星侑*; 松尾 拓紀*; 米田 安宏   ; 森川 大輔*; 津田 健治*; 大山 研司*; 石垣 徹*; 野口 祐二*

Aso, Seiyu*; Matsuo, Hiroki*; Yoneda, Yasuhiro; Morikawa, Daisuke*; Tsuda, Kenji*; Oyama, Kenji*; Ishigaki, Toru*; Noguchi, Yuji*

高分解能放射光X線・中性子回折、収束電子線回折、密度汎関数理論(DFT)計算を組合せた解析により、Ca修飾NaNbOと非ドープNaNbOの結晶構造、phase転移、相安定性を調べた。その結果、Ca修飾によって反強誘電体(AFE)-相が200Kから800Kの広い温度範囲で安定化されること、NaNbOは格子膨張を伴う温度誘起等方圧によって安定化されるのに対し、Ca修飾NaNbOは格子収縮を伴う組成誘起化学圧力によって安定化されることが示された。

We investigate the crystal structures, phase transitions, and phase stability of undoped and Ca-modified NaNbO through a combined analysis of high-resolution synchrotron radiation X-ray and neutron diffraction, convergent-beam electron diffraction, and density functional theory (DFT) calculations. It is demonstrated that the antiferroelectric (AFE)- phase is stabilized over a wide temperature range of 200 to 800 K by Ca modification, and that the NaNbO is stabilized by temperature-driven isostatic pressure accompanied by lattice expansion, whereas the Ca-modified NaNbO is induced by composition-induced chemical pressure along with lattice shrinkage.