Формирование фазовых состояний PbFe-=SUB=-0.5-=/SUB=-Nb-=SUB=-0.5-=/SUB=-O-=SUB=-3-=/SUB=-: описание на основе многоминимумных моделей

Abstract

Two ferroelectric phase transitions are observed in the PbFe0.5Nb0.5O3 crystal. The first is between the cubic and tetragonal phase, the second is between the tetragonal and monoclinic phases. To describe phase transitions and emerging phases, a statistical model is proposed, based on the composition of two multi-minimum models - a six-minima model for the Pb cation and an eight-minima model for the Nb cation. Adjusting the model parameters, makes it possible to reproduce all the characteristic features of the thermodynamic behavior of the crystal. The most interesting is the formation of a ferroelectric, complexly ordered monoclinic phase with Cm symmetry. It is shown that the mentioned monoclinic phase arises due to the fact that the first-order phase transition to the rhombohedral ferroelectric phase occurs in the presence of an "external field" of tetragonal symmetry. The contribution of the subsystems of Pb and Nb cations to the features of the dielectric and structural properties of the crystal is estimated.

Фазовые состояния твердого раствора (1-x)PbFe-=SUB=-0.5-=/SUB=-Nb-=SUB=-0.5-=/SUB=-O-=SUB=-3-=/SUB=--xPbTiO-=SUB=-3-=/SUB=-. Описание на основе многоминимумных моделей

“…В [5] было показано, что в несколько упрощенном варианте катионы в узлах B кристалла PFN можно рассматривать как некие усредненные катионы (Fe/Nb) 4+ . В твердом растворе эти усредненные катионы замещаются катионами Ti 4+ .…”

“…На диаграмме видно, что рост концентрации Ti сопровождается относительно небольшим ростом температуры ФП C−T и резким понижением температуры ФП T−M. Согласно представлениям работы [5], это свидетельствует об увеличении вклада в термодинамические характеристики кристалла от подсистемы сегнетоактивных катионов с шестью КЭП и уменьшении вклада от подсистемы сегнетоактивных катионов с восемью КЭП. Т. о., в первом приближении замещение катиона (Fe/Nb) 4+ катионом Ti 4+ можно трактовать как замену частицы с восемью КЭП на частицу с шестью КЭП.…”

“…В этом случае неравновесный термодинамический потенциал (ТП) системы (1 − x)PFN−xPbTiO 3 в приближении Горского-Брэгга-Вильямса [13,14] в расчете на одну формульную единицу можно представить в виде [5]:…”

“…Феррониобат свинца (PFN) представляет собой тройной перовскит -мультиферроик с общей структурной формулой AB ′ 0.5 B ′′ 0.5 O 3 , обладающий одновременно сегнетоэлектрическими (СЭ) и магнитными свойствами [1][2][3]. Также в СЭ-состоянии PFN проявляет элементы релаксорного поведения, что отчасти связано с наличием беспорядка в расположении катионов Fe и Nb по узлам B перовскита [3][4][5].…”

“…Что касается PFN, то до недавнего времени какиелибо внятные объяснения того, как и за счет чего в этом соединении образуется такая необычная последовательность фазовых состояний (ФС), отсутствовали. Описание одного из возможных вариантов формирования картины ФС в PFN появилось совсем недавно в работе [5]. В ней предложена статистическая модель, в основе которой -композиция двух взаимодействующих многоминимумных моделей: шестиминимумной, т. e. с шестью кристаллографически эквивалентными позициями (КЭП) для подсистемы катионов Pb, и восьмиминимумной, т. е. с восемью КЭП для подсистемы катионов Nb.…”