HAL Id: jpa-00214988
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Submitted on 1 Jan 1972
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DOMAINES ET IMPERFECTIONSDÉPLACEMENTS ET VITESSES DES PAROIS DE DOMAINE DANS
KDP EXISTENCE DE CHAMPS ÉLECTRIQUES CRITIQUES
J. Bornarel, J. Lajzerowicz
To cite this version:
J. Bornarel, J. Lajzerowicz. DOMAINES ET IMPERFECTIONSDÉPLACEMENTS ET VITESSES DES PAROIS DE DOMAINE DANS KDP EXISTENCE DE CHAMPS ÉLEC- TRIQUES CRITIQUES. Journal de Physique Colloques, 1972, 33 (C2), pp.C2-151-C2-152.
�10.1051/jphyscol:1972252�. �jpa-00214988�
DOMAINES ET IMPERFEC T/ONS
DEPLACEMENTS ET VITESSES DES PAROIS DE DOMAINE DANS KDP EX1 STENCE DE CHAMPS ÉLECTRIQUE s CRITIQUES
J. RORNAREL et J. LAJZEROWICZ
Laboratoire de Spectrométrie Physique, Domaine Universitaire Saint-Martin-d'Hères, 38, France
Résumé. -
Nous donnons trois résultats obtenus dans des cas expérimentaux très différents. Ils prouvent l'existence de champs électriques critiques nécessaires
àla mise en mouvement des parois de domaine dans
KDP.Nous expliquons ces phénomènes par l'existence de contraintes critiques de cisaillement nécessaire au glissement des dislocations de macle qui existent aux extrémités des domaines. Ces conclusions peuvent s'appliquer aux cristaux ferroélectriques de la même famille que le
KDP,le sel de Rochelle et le molybdate de gadolinium.
Introduction. -
Nous avons déjà publié divers résultats qui prouvent l'existence systématique de dislo- cations dans les parois des domaines ferroélectriques du KDP, non parallèles aux plans tétragonaux (100) ou (010)
:les domaines sont des macles mécaniques et les dislocations possibles sont de type coin [l], [2]. Barkla et Finlayson avaient les premiers suggéré un tel résultat en 1953 [3]. Ces dislocations de macle déterminent les propriétés de la structure en domaines sous IOOOK (l'interaction
àlongue distance entre les extrémités du domaine
[4]est un résultat des plus caractéristiques).
Nous présentons ici des résultats expérimentaux qui prouvent l'existence de champs électriques critiques nécessaires
àla mise en mouvement des parois de domaine. Nous expliquons ce phénomène, obtenu dans des cas expérimentaux très différents,
àl'aide de contraintes critiques nécessaires
àla mise en mouve- ment des dislocations de macle dans leur plan de glisse- ment.
Résultats expérimentaux.
- Nous présentons trois résultats expérimentaux liés
àl'existence de champs électriques critiques nécessaires
àla mise en mouve- ment des parois de domaine
:Le premier, décrit avec beaucoup plus de détails dans une autre publication [5], donne une réponse
àla question depuis longtemps posée, concernant le « gel » des domaines
àbasses températures (sous 100 0K).
L'observation stroboscopique des domaines (avec une lumière dans la direction de l'axe
c)et des mesures diélectriques simultanées, permettent une étude du phénomène. A une température donnée, la valeur maximale de
E",partie imaginaire de la constante diélectrique, correspond
àune valeur critique Es du champ électrique de mesure
;pour des amplitudes de champ électrique supérieures
à Es, les extrémités dedomaine des aiguilles observées se déplacent dans la direction longitudinale
;pour des amplitudes inférieures
à
Es, elles restent immobiles. Les résultats de la figure 1 prouvent l'origine élastique du phénomène
:le champ électrique critique, nécessaire
àla mise en mouvement des extrémités de domaine, dépend seulement de la
déformation spontanéex,, du matériau, et non de sa température
;pour des cristaux différents (KH,PO,, KD2P0,, RbH2P0, [6]), nous trouvons les mêmes valeurs du champ électrique critique, aux mêmes défor- mations spontanées, quoique
àdifférentes tempéra- tures. Par exemple,
Es =10 V/cm correspond dans KH,PO, et KD,PO,
àdes températures de respective- ment 95 OK et 153 OK. La possibilité de phénomènes activés thermiquement est ainsi éliminée.
Un autre fait intéressant est le déplacement dis- continu d'une extrémité de domaine au cours d'un
im
rninu tesFIG. 1. -
Corrélation entre le champ électrique critique néces- saire
à lamise en mouvement
desparois
dedomaine Es, et la déformation spontanée du matériau (dans
KHzPO4, KDzP04,RbH2P04).
Article published online by EDP Sciences and available at http://dx.doi.org/10.1051/jphyscol:1972252
C2-152 J. BORNAREL ET J. LAJZEROWICZ
cycle de champ électrique quasi statique
:pour une
valeur déterminée du champ électrique continu, une extrémité de domaine peut rester dans l'échantillon en une position de quasi-équilibre (les cycles d'hystérésis classiques ne sont pas, dans ce cas, parfaitement carrés). Pour une extrémité de domaine isolée, ces positions de quasi-équilibre varient d'une façon continue avec le champ électrique appliqué 141.
(e = 0,37 mm)
Buigers de la dislocation, lui-même proportionnel
àla déformation spontanée du matériau. Le champ élec- trique critique Es peut être déduit de a, par effet piézo- électrique, et la variation quasi exponentielle de la figure 1 est expliquée
[5].Le problème n'est pas simple
:une extrémité de domaine est, en fait, une assemblée de dislocations de macle, mais tous les résultats sont cohé- rents avec cette explication.
Pour les deux autres résultats présentés, nous pou- vons supposer une très légère augmentation de la lar- geur du domaine pendant le déplacement longitudinal de l'extrémité. Le champ électrique critique
Es peutseulement augmenter (avec peut-être une loi quasi exponentielle) et l'extrémité de domaine s'arrête. De cette position d'équilibre, l'extrémité de domaine peut
ànouveau se mettre en mouvement, seulement si le champ électrique appliqué est supérieur
àla nouvelle valeur de Es. La figure
3résume ce processus.
FIG. 2. - Diminution de la vitesse d'une extrémité de domaine au cours de son déplacement. Nous avons porté ici le dépla-
cement en fonction des durées de créneau successives.
Enfin, nous avons dans une autre publication [7]
donné une méthode permettant de mesurer des vitesses de parois de domaine (utilisant des créneaux de champ électrique aux cours de cycles quasi statiques). La figure 2 montre une observation intéressante
:pour les premiers créneaux de champ appliqués, le déplacement de l'extrémité de domaine est bien proportionnelle
àla durée du créneau
;mais après plusieurs créneaux, ce déplacement tend vers zéro.
Discussion.
- Il est facile de comprendre le premier résultat expérimental
:nous avons d'une part démontré l'existence de dislocations de macle aux extrémités de domaine, dans KDP [2]
;d'autre part, les disloca- tions coins se déplacent dans leur plan de glissement seulement si une contrainte extérieure de cisaillement
a,,,de valeur suffisante est appliquée dans ce plan. La contrainte critique de cisaillement d'une dislocation
cs,dans un modèle simple comme celui de Peierls [l], change exponentiellement en fonction du vecteur de
FIG. 3.
-
Explication possible sur l'augmentation de Es pendant le mouvement longitudinal d'une extrémité de domaine (augmen-tation de la largeur du domaine).
