Analyse expérimentale et théorique du spectre Raman dans la phase cubique de la solution solide KTa1-xNbxO3

Experimental and theoretical study of the raman spectrum in KTA1-xNBxO3 solid solutions

• Auteur / Autrice : Hocine Mesli
• Direction : Godefroy Kugel
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Physique
• Date : Soutenance en 1986
• Etablissement(s) : Metz

Mots clés

Mots clés contrôlés

Ferroélectricité

Polarisabilité (électricité)

Spectroscopie Raman

Résumé

Les propriétés dynamiques de la solution solide KTa1-xNBxO3, présentant une transition de phase structurale pour des concentrations de niobium supérieures à 0. 8% ont été étudiées systématiquement en fonction de la température et de la concentration de niobium. Cette étude a été menée expérimentalement par spectroscopie Raman dans la phase cubique et en fonction de la symétrie. L'intense spectre de diffusion Raman fait apparaître les mêmes structures que dans KTaO3 pur. Il est attribué essentiellement à des diffusions du second ordre, et l'introduction d'ions Nb ne le modifie pas fondamentalement. Les résultats expérimentaux ont été analyses sur la base d'un modèle dynamique cristalline anharmonique. La non linéarité retenue se traite en termes de couplage électrons-phonon du 4ème ordre localisé sur le site des ions oxygène, ce qui revient, en fait, à introduire une polarisabilité non linéaire de ces ions. D'après nos calculs ces couplages, qui expliquent correctement l'amollissement du mode ferroélectrique mou, sont aussi responsables de l'intense spectre Raman du second ordre observé dans la phase cubique. En effet, les différentes structures, leur profil, leur comportement en température, en symétrie et en concentration d'ions niobium sont bien reproduits dans le cadre de ce modèle

The dynamical properties of solid solution KTa1-xNBxO3, presenting a structural phase transition for niobium concentration higher than 0. 8 %, have been studied systematically as a function of temperature and niobium concentration. This study has been carried out experimentally by Raman spectroscopy in the cubic phase and as function of symmetry. The intense Raman spectrum shows the same strucutres than in pur KTaO3. It can be attributed essentially to second order diffusion, and the introduction of niobium ion do not modify it basically. These experimental results have been analysed in the framework of an anharmonic dynamical shell model. The non-linearity is treated in terms of fourth-order electron-phonon coupling, localized on the oxygen ions, which means in fact, a non linear polarisability of these ions. Our calculations show that these couplings which explain accurately the softenning of ferroelectric mode, are also responsible for the strong second order Raman spectrum observed in the cubic phase. Indeed, the various structures, their profile, their behaviour with temperature, symmetry and concentration of niobium ions are well reproduced within the framework of this model