Pikosekundová iontová dynamika vysvětluje dielektrické vlastnosti BaTiO3

Text

BaTiO3 je často považován za modelový feroelektrický materiál, jehož dielektrické vlastnosti jsou určeny především posuny iontů Ti vůči kyslíkovým oktaedrům, obklopujícím tyto ionty. I po desetiletích dedikovaného výzkumu však na tomto poli zůstává mnoho nejasností – např. se dosud nepodařilo přesně a přesvědčivě popsat kolektivní dynamiku iontů Ti. Naším záměrem bylo studovat tento problém pomocí „nanoskopických“ metod RTG rozptylu a atomistických simulací. Kombinací těchto metod se nám podařilo ukázat, že dynamika iontů titanu může být vyčerpávajícím způsobem popsána pomocí fononů, excitovaných na škálách pikosekund.

5-2018.jpg
Popis
Prostoročasové rozdělení relativních výchylek Ti-O6 v kubickém BaTiO3 Jedna komponenta relativní výchylky Ti-O6 v rámci jedné vrstvy materiálu, zmapovaná pomocí různých časových průměrování (a-c). Výsledek jednoznačně ukazuje, že korelace v rámci řetězců existují na škále pikosekund. Výchylky zprůměrované přes celou dobu simulace a všechny elementární buňky mají kvádrové rozdělení s mělkými minimy podél diagonálních směrů.

1Institute of Physics of the Czech Academy of Sciences, Na Slovance 2, 182 21 Prague 8, Czech Republic
2Research School of Chemistry, Australian National University, Canberra, ACT 2601, Australia
3Institut Laue-Langevin, BP 156, 38042 Grenoble Cedex 9, France
4Cardiff University, School of Chemistry, Park Place CF10 3AT, Cardiff, United Kingdom