중성자 회절을 이용한 릴랙서 강유전체 Pb(Mg1/3Nb2/3)O3 세라믹의 결정구조 및 국소구조의 외부 전기장 의존성 연구 = Neutron Diffraction Studies of the Relaxor Ferroelectric Pb(Mg1/3Nb2/3)O3 Ceramic Under an Electric Field

다국어 초록 (Multilingual Abstract)

We perform neutron diffraction measurements on a Pb(Mg1/3Nb2/3)O3 (PMN) ceramic disk under electric fields up to E ≃ 1.2 kV/mm at 300 K and 100 K. The electric field and the temperature dependences of lattice parameter a(E; T) are obtained from Rietveld refinements. Under the external electric field, the lattice parameter increases as the E-field increases. The E-field dependence is found to be more significant at 100 K, and a(E, 100 K) becomes larger than a(E, 300 K) for E 0.3 kV/mm. To complement the Rietveld refinement, we investigate the local structure of PMN by using the atomic pair distribution function (PDF). Based on the PDF analysis, we study the effects of the external E-field and the temperature on the volume fraction of the polar nanoregions that appear in the average cubic lattice of PMN.

국문 초록 (Abstract)

릴랙서 강유전체 Pb(Mg1/3Nb2/3)O3 (PMN) 세라믹 원판에 전기장을 최대 E ≃ 1.2 kV/mm까지걸어주면서 300 K와 100 K에서 중성자 회절 실험을 수행하였다. 회절 패턴에 대한 Rietveld 분석을 통해외부 전기장과 온도의 함수로 격자 상수 a(E; T)를 구하였다. 외부 전기장의 세기가 커질수록 격자상수는커졌으며 전기장이 E 0.3 kV/mm일 때 그 값은 300 K보다 100 K에서 더 큰 값을 나타냈다. 또한, Rietveld 분석을 통해 구한 평균적인 결정구조 정보를 보완하기 위해 PMN의 국소구조를 원자짝분포함수(atomic pair distribution function) 를 이용해 분석하였으며 이를 바탕으로 외부 전기장과 온도에 따른극성나노분극의 부피 비의 변화를 확인하였다.

참고문헌 (Reference)

1 Th. Proffen, 32 : 572-, 1999

2 A. C. Larson, Los Alamos National Laboratory 1986

3 G. A. Smolenskii, 3 : 1380-, 1958

4 G. Burns, 48 : 853-, 1983

5 J. Zhao, 72 : 1048-, 1998

6 G. Galvarin, 165 : 349-, 1995

7 I. -K. Jeong, 94 : 147602-, 2005

8 T. Egami, 32 : S935-, 1998

9 Z. Kutnjak, 441 : 956-, 2006

10 I. -K. Jeong, 61 : 80-, 2002

11 M. Yoshida, 32 : S993-, 1998

12 김선화, "중성자 짝분포 함수 분석과 Reverse Monte Carlo 모델링을 이용한 비납계 강유전체 Bi0.5(Na0.8K0.2)0.5TiO3의 장거리 질서 및 단거리 질서 연구" 한국물리학회 60 (60): 1282-1287, 2010

13 T. Egami, "Underneath the Bragg Peaks: Structural Analysis of Complex Materials" Pergamon Press 2003

14 R. Waser, "Polar Oxides Properties, Characterization, and Imaging" Wiley-VCH 2005

15 S.-I. Kwon, "Ferroelectrics: Physical Properties and Application" Seoul National University Press 2017