중성자 짝분포 함수 분석과 Reverse Monte Carlo 모델링을 이용한 비납계 강유전체 Bi0.5(Na0.8K0.2)0.5TiO3의 장거리 질서 및 단거리 질서 연구 (Local Structures of Bi0.5(Na0.8K0.2)0.5TiO3 Studied by Using a Neutron Pair Distribution Function)

서지정보

· 발행기관 : 한국물리학회
· 수록지 정보 : 새물리 / 60권 / 12호 / 1282 ~ 1287페이지
· 저자명 : 김선화, 정일경

초록

강유전체 혼합화합물의 결정구조 연구에서 원자 배열의 장거리 질서와단거리 질서를 동시에 분석하는 것은 물성의 미시적 근원을 이해하는 데있어 매우 중요하다. 본 연구에서는 중성자 짝분포 함수 (Pair Distribution Function) 분석과 reverse Monte Carlo (RMC) 모델링을이용하여 ABO$_3$형 비납계 강유전체Bi0.5(Na0.8K0.2)0.5TiO3에서 원자 배열의장거리 질서와 단거리 질서를 온도 변화 15 K ≤ T ≤ 300 K에따라 연구하였다. RMC 결정구조 모델링으로부터 Ti-O, Bi-O, 그리고Na/K-O 본드길이 분포를 구하였고 B-site 이온 Ti와 A-site 이온 (Bi,K/Na)의 변위를 연구하였다. 흥미롭게도, 산소 팔면체내에서 Ti 이온의국소 변위는 결정구조의 장거리 질서의 대칭성과 일치하지 않았으며A-site의 경우 Bi 이온은 방향성을 가지고 [001] 방향으로 매우 크게이동하였으나 K/Na 이온의 변위는 Bi 이온의 경우에 비해 상대적으로분산이 컸다. 또한, Ti-O 본드길이 분포에 비해 Bi-O 본드길이 분포가온도 변화에 영향을 더 많이 받았다. 이러한 결과로 부터 A-site 이온Bi의 변위가 Bi0.5(Na0.8K0.2)0.5TiO3의강유전특성에 큰 기여를 함을 알 수 있었다.

영어초록

In mixed ferroelectric compounds, it is crucial to study long-range and short-range atomic orderings at the same time for a microscopic understanding of materials' physical properties. We performed a neutron pair distribution function (PDF) analysis and reverse Monte Carlo (RMC) modeling on the ABO3type lead-free ferroelectric Bi0.5(Na0.8K0.2)0.5TiO3 and obtained structural information on long-range and short-range atomic orderings in the temperature range 15K ≤ T ≤ 300K. From the RMC modeling, we extracted Ti-O, Bi-O and Na/K-O bond length distributions and studied off-center displacements of Ti, Bi and K/Na ions. Interestingly, we found that local displacement of the Ti ion did not match the long-range crystal symmetry. In the case of the A-site, Bi off-centering exhibits a directional characteristic,with a large displacement along the [001] direction. In comparison,the displacement of K/Na ion shows relatively large dispersion. The Bi-O bond-length distribution was more susceptible to temperature change than the Ti-O bond-length distribution. Overall, we found that displacement of the Bi ion played a role in the ferroelectric properties of Bi0.5(Na0.8K0.2)0.5TiO3.

참고자료

· 없음