Studies of Relaxor Ferroelectrics with Spontaneous Polar Nanoregions

Abstract

Název práce: Studium relaxačních feroelektrických látek se spontánními polárními nanooblastmi Autor: Petr Ondrejkovič Instituce: Fyzikální ústav AV ČR Vedoucí disertační práce: Ing. Jiří Hlinka, Ph.D., Fyzikální ústav AV ČR Abstrakt: Disertační práce se zabývá relaxačními feroelektrickými látkami se spontánními polárními nanooblastmi, přičemž stěžejní experimentální a teoretická část je věnována jednoosým relaxačním feroelektrickým látkám: konkrétně neutronovému rozptylu klasického relaxačního feroelektrika (Sr,Ba)Nb2O6 a počítačovým simulacím modelového jednoosého feroelektrika s bodovými defekty. Měřením neutronového difuzního rozptylu v definovaných teplotních protokolech s přiloženým elektrickým polem se podařilo identifikovat dvě hlavní komponenty difuzního rozptylu pocházející od spontánní ferroelektrické doménové struktury a od fluktuací parametru pořádku (polarizace) v blízkosti fázového přechodu. Ve frekvenčním oboru MHz-GHz se podařilo určit charakteristické frekvence těchto polárních fluktuací s korelační délkou 60 - 120 nm. Porovnání s dielektrickými měřeními prokázalo, že tyto polární fluktuace jsou zdrojem obrovské dielektrické odezvy, jejíž teplotně-frekvenční závislost je charakteristická pro relaxační feroelektrické látky. Počítačové simulace modelového jednoosého feroelektrika s bodovými...

Title: Studies of Relaxor Ferroelectrics with Spontaneous Polar Nanoregions Author: Petr Ondrejkovič Institute: Institute of Physics of the Czech Academy of Sciences Supervisor: Ing. Jiří Hlinka, Ph.D., Institute of Physics of the Czech Academy of Sciences Abstract: The thesis is devoted to relaxor ferroelectrics with spontaneous polar nanoregions. We have investigated one of the canonical representatives, uniaxial strontium barium niobate, by means of neutron scattering, and also performed computer simulations with a model of a uniaxial ferroelectric with point defects. Neutron scattering studies of strontium barium niobate single crystals under a defined sequence of thermal and electric field treatments elucidate nature of distinct components of its transverse diffuse scattering. These components are associated mainly with the static ferroelectric nanodomain structure and the dynamic order-parameter (polarization) fluctuations. Moreover, high-resolution neutron backscattering experiments allowed us to resolve characteristic frequencies of the order-parameter fluctuations and prove that this component is caused by the same polar fluctuations that are responsible for the Vogel-Fulcher dielectric relaxation, the hallmark of relaxor ferroelectrics. The model system of a uniaxial ferroelectric with point...