Fyzikální ústav Akademie věd ČR

V. A. Zhirnov ve svém zásadním článku (1958 Zh. Eksp. Teor. Fiz. 35 1175–80) vysvětlil odlišnost struktury doménových stěn feroelektrik a feromagnetik. V nedávné době jsme nicméně zjistili, že antiparalelní feroelektrické stěny v rhomboedrálním BaTiO₃ lze přepínat mezi Isingovským (typickým pro feroelektrika) a Blochovským stavem (neobvyklým pro feroelektrické stěny, ale typickým pro stěny magnetické) [viz obr. 1] pomocí epitaxního mechanického tlaku. Tzv. phase-field simulace v rámci Ginzburg–Landau–Devonshire modelu umožňují tento tlakem indukovaný fázový přechod v doménové stěně studovat detailně [obr. 2]. Laditelnost chirálních vlastností feroelektrických Blochovských stěn tlakem slibuje přítomnost nových a dosud neprozkoumaných vlastností epitaxních feroelektrických tenkých filmů. Výsledky jsou publikovány v JPCM [V. Stepkova a kol., J. Phys.: Condens. Matter 24, 212201 (2012)].

Obr. 1: Průběh polarizace P v doménových stěnách Blochovského a Isingovského typu. Struktura Blochovského typu (a,b) zachovává velikost lokálního vektorového parametru pořádku, což je typické pro feromagnetismus. Naproti tomu feroelektrické materiály obvykle vykazují velkou anizotropii a velikost polarizace je prostorově silně závislá. Antiparalelní stěny feroelektrik jsou proto známé tím, že odpovídají achirálnímu, Isingovskému řešení (c). V naší práci ukazujeme, že v rhomboedrálním BaTiO₃ mohou být stabilizovány oba tyto typy 180° doménových stěn.

Obr. 2: Chirální parametr uspořádání. Extrémní hodnota komponenty Pt vektoru feroelektrické polarizace v jádru doménové stěny je vynesena jako funkce epitaxního tlaku. Tuto veličinu lze interpretovat jako parametr uspořádání chirálního fázového přechodu v doménové stěně. Pro studované stěny je fázový přechod spojitý a může mu být přiřazena načrtnutá Landauova volná energie.