Polární fluktuace nanoskopických rozměrů zdrojem obrovské dielektrické odezvy relaxačních feroelektrik

Relaxační feroelektrika se vyznačují vynikajícími dielektrickými a elektromechanickými vlastnostmi, které jsou hojně využívány v průmyslových aplikacích od dielektrických kondenzátorů po transformátory a aktuátory. Zároveň ale fundamentální pochopení podstaty jejich vlastností na mikroskopické úrovni, zahrnující vlivy chemického neuspořádání a nanoskopických strukturních korelací, zůstává jednou z výzev fyziky kondenzovaných látek. Měřením neutronového difuzního rozptylu na monokrystalu Sr_0,61Ba_0,39Nb₂O₆ ve frekvenčním oboru MHz-GHz se podařilo určit charakteristické frekvence polárních fluktuací nanoskopických rozměrů. Porovnání s dielektrickými měřeními prokázalo, že tyto polární fluktuace jsou zdrojem obrovské dielektrické odezvy, jejíž teplotně-frekvenční závislost je specifická pro významnou skupinu látek s feroelektrickým přechodem skelného typu, tzv. relaxační feroelektrika.

(a) Typická doménová struktura relaxačního feroelektrika Sr_0,61Ba_0,39Nb₂O₆ s polárními nanodoménami a (b) její charakteristický difuzní rozptyl disku podobného tvaru. Porovnání teplotní závislosti intenzity difuzního rozptylu (c) změřeného na neutronových spektrometrech v Institut Laue-Langevin (Grenoble) a (d) vypočítaného na základě dielektrických dat pro různé přenosy energie.

¹Institute of Physics, Academy of Sciences of the Czech Republic, Na Slovance 2, 18221 Praha 8, Czech Republic
²Institut Laue-Langevin, BP 156, 38042 Grenoble Cedex 9, France
³Institute of Materials Science, University of Silesia, Bankowa 12, PL-40-007 Katowice, Poland
⁴Institute of Electronic Materials Technology, 133 Wolczynska Street, 01-919 Warsaw, Poland