IRRADIATION ET DOMMAGE OPTIQUEÉTUDE DIÉLECTRIQUE DES MONOCRISTAUX DE BaTiO3 IRRADIÉS AUX NEUTRONS RAPIDES

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Submitted on 1 Jan 1972

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IRRADIATION ET DOMMAGE OPTIQUEÉTUDE DIÉLECTRIQUE DES MONOCRISTAUX DE BaTiO3

IRRADIÉS AUX NEUTRONS RAPIDES

A. Quittet, M. Lambert

To cite this version:

A. Quittet, M. Lambert. IRRADIATION ET DOMMAGE OPTIQUEÉTUDE DIÉLECTRIQUE DES MONOCRISTAUX DE BaTiO3 IRRADIÉS AUX NEUTRONS RAPIDES. Journal de Physique Colloques, 1972, 33 (C2), pp.C2-141-C2-141. �10.1051/jphyscol:1972247�. �jpa-00214983�

IRRADIA TION ET DOMMAGE OPTIQUE

ÉTUDE DIÉLECTRIQUE DES MONOCRISTAUX DE BaTiOs IRRADIÉS AUX NEUTRONS RAPIDES

A. M. QUITTET et M. LAMBERT Laboratoire de Physique des Solides (*) Faculté des Sciences, 91, Orsay, France

Résumé. -Par irradiation aux neutrons rapides, le Titanate de Baryum tétragonal devient cubique en même temps que la ferroélectricité disparaît [l], [2]. Nous avons donc effectué systémati- quement des mesures permettant de suivre les propriétés ferroélectriques : constante diélectrique, polarisation spontanée et certaines propriétés de structure : diffusion anormale des rayons X pour des cristaux soumis à des doses de neutrons rapides comprises entre 1 x ¹⁰¹⁸ n/cmz et ¹⁰²⁰ nlcmz.

Sur les cristaux non irradiés, les diagrammes de diffu- sion de rayons X ont révélé la présence dans la phase paraélectrique d'un ordre local sous forme de chaînes linéaires de corrélation [3]. La t~ansition para-ferro- électrique s'interprète alors en ordle-désordre, le dipôle élémentaire n'étant pas celui d'une maille cristal- line, mais celui de l'ensemble des mailles correlées dans une chaîne. Ce modèle explique la valeur de la constante de Curie plus élevée que celle prévue pour une transition ordre-désordre normale. En effet, l'ex- pression de la constante de Curie déduite de la théorie de Landau est :

1

PB c

^{= - ---}

2 Nk log 2

où k est la constante de Boltzmann, P, la polarisation spontanée à saturation dans la phase ferroélectrique, N le nombre de chaînes par unité de volume. (Plus I'ordre local s'étend à grande distance, plus Ndiminue et donc plus C augmente.) L'expression citée plus haut est bien vérifiée pour des longueurs de corrélation de 10 à 12 mailles, qui correspondent à l'évaluation faite d'après la largeur des diffusions de rayons X.

On peut classer les cristaux irradiés en trois domaines de doses d'après la forme de leur courbe de constante diélectrique en fonction de la température (voir Fig.).

- Doses faibles

<

2 x 10" n/cm2 : le pic de constante diélectrique subsiste et on peut vérifier la loi de Curie-Weiss dans la phase paraélectrique. La tempé- rature de transition (avec hystérésis thermique) baisse un peu, tandis que la température de Curie augmente un peu, ce qui entraîne une augmentation de la valeur maximum de la constante diélectrique. Les valeurs de la polarisation spontanée et de la constante de Curie augmente un peu, tandis que la longueur des chaînes reste à peu près constante.

-Doses moyennes comprises entre 2 et 8 x 10'' n/cm2 : on n'observe plus de pic de constante diélectrique, mais une transition diffuse, la constante

(*) Laboratoire associé au C . N. R. S .

&/103 Dielectric constant

.p

BaTiO, Integrated doses

(neutrons /cm2)

Variation de la constante diélectrique des cristaux de BaTiO3

irradiés aux neutrons rapides ^en fonction de la température.

diélectrique restant élevée dans un grand domaine de température ; on ne peut plus alors vérifier la loi de Curie, ni mcsurer la polarisation spontanée, bien qu'une boucle d'hystérésis très déformée subsiste. Les longueurs de corrélations évaluées d'après la largeur des diffusions de rayons X diminuent très nettement.

- Fortes doses 2 1019 n/cm2. La constante diélec- trique devient faible (= 100) et quasiment constante en fonction de la température ; tout caractère de ferro- électricité a disparu, ainsi que les corrélations en chaîne.

Ces résultats montrent que la ferroélectricité semble bien liée à la portée de I'ordre Iocal, c'est-à-dire aux longueurs de corrélation en chaîne. Cependant, une étude quantitative plus précise semble difficile et de toutes façons limitée à la région des faibles doses.

Article published online by EDP Sciences and available at http://dx.doi.org/10.1051/jphyscol:1972247