Ferroelectricidade versus Antiferroelectricidade nas Soluções Sólidas de PbZrO3 e PbTiO3

O diagrama de fase das soluções sólidas do sistema PbZrO3 – PbTiO3 foi estabelecido investigando propriedades dieletricas, dilatométricas, calorimétricas e estruturais. Em Pb(Zr97–Ti3)O3, foram encontradas quatro tipos de modificações polimórficas, ou seja, sucessivamente, as fases antiferroelétricas, a outra antiferroelétrica, a fase ferroelétrica e a fase paraelétrica. Ao fazer uso do diagrama de fase e da transição forçada que causa uma mudança de fase da fase antiferroelétrica para a ferroelétrica devido à influência de um campo elétrico intenso, as energias livres desses quatro estados foram comparadas entre si como funções da temperatura e da concentração da solução sólida. Descobriu-se que a fase antiferroelétrica perto do ponto de Curie de 230°C em PbZrO3 puro é mais estável do que a fase ferroelétrica por apenas cerca de 4 cal/mol; e com o aumento da concentração de PbTiO3, a energia livre da fase ferroelétrica diminui gradualmente a uma taxa inicial de 0,5 cal/mol/porcentagem atômica. Ao mesmo tempo, as duas fases antiferroelétricas perdem sua estabilidade nas taxas de 5,8 cal/mol/porcentagem atômica e 2,3 cal/mol/porcentagem atômica, respectivamente. A disposição atômica na fase ferroelétrica Pb(Zr58–Ti42)O3 foi examinada. A amostra desta concentração possui a estrutura romboédrica C3v5 – R3m: O deslocamento do átomo de Pb em relação ao átomo de Zr ou Ti é de aproximadamente 0,14 KX ao longo da direção 111.