Critical scattering and incommensurate phase transition in antiferroelectric PbZrO3 under pressure

Abstract

Antiferroelectric lead zirconate is the key ingredient in modern ferroelectric and piezoelectric functional solid solutions. By itself it offers opportunities in new-type non-volatile memory and energy storage applications. A highly useful and scientifically puzzling feature of this material is the competition between the ferro- and antiferroelectric phases due to their energetic proximity, which leads to a challenge in understanding of the critical phenomena driving the formation of the antiferroelectric structure. We show that application of hydrostatic pressure drastically changes the character of critical lattice dynamics and enables the soft-mode-driven incommensurate phase transition sequence in lead zirconate. In addition to the long known cubic and antiferroelectric phases we identify the new non-modulated phase serving as a bridge between the cubic and the incommensurate phases. The pressure effect on ferroelectric and incommensurate critical dynamics shows that lead zirconate is not a single-instability-driven system.

Incommensurate crystal structure of PbHfO3

“…Our findings together with previous reports (Burkovsky et al, 2017) call for revision of (P-T) phase diagrams for both PbZrO 3 and PbHfO 3 using single-crystal diffraction, since available macroscopic probes (Samara, 1970;Rapoport, 1966) alone are not sufficient to identify the microscopic nature of phases, and can even be insensitive to a number of phase boundaries.…”

Магнитострикционные аномалии редкоземельных фаз Лавеса c морфотропным фазовым переходом

“…Фазовые переходы, критические и нелинейные явления в конденсированных средах" сегнетоэлектрикам с МФГ [22][23][24]. Съемка дифракционных спектров проводилась в CuK α -излучении при комнатной температуре на порошковых образцах при помощи рентгеновского дифрактометра "…”

Фазовые Переходы В Гафнате Свинца В Условиях Высокого Давления

“…Для проведения измерений был приготовлен кристалл размерами 30 × 30 × 30 µm путем шлифовки и последующего травления в соляной кислоте. Для работы с давлением применялась ячейка с алмазными наковальнями (DAC) по схеме, аналогичной той, которая использовалась в работе [12]. В качестве среды, передающей давление, был использован неон, который, являясь одним из наиболее легких благородных газов, приводит к сравнительно малому паразитному фону.…”

“…Недавно было показано, что при увеличении давления последовательность фазовых переходов в антисегнетоэлектрике PbZrO 3 радикально меняется. Вместо одиночного перехода из кубической в АСЭ фазу наблюдается серия из трех переходов, среди которых есть несоразмерный фазовый переход [12].…”