3. チオ尿素SC(NH_2)_2常誘電相及び強誘電相のX線回折による研究(北海道大学理学部物理学教室,修士論文題目・アブストラクト(1986年度))

Abstract

チオ尿素SC(NH_2)_2の強誘電性が,1956年Solomonによって発見されて以来,この物質は逐次相転移を示す強誘電体として多くの研究者に興味をもたれた。チオ尿素は,結晶構造から次のように3つの相に分類できる。I)常誘電相,T≧202K,II)中間相,169K<T<202K,III)強誘電相,T≦169Kである。中間相では,結晶内のSC(NH_2)_2分子が,波数ベクトルq=1/7c^*～1/9c^*を持つ正弦波的変調波に乗って変位を受けた構造となっていることが報告されている。常誘電相(空間群Pbnm(D2h^<16>))は,永久双極子モーメントを持つSC(NH_2)_2分子が単位胞内に4つ存在し,b-glide, n-glideによって電気的極性が相殺されている。これに対し,強誘電相(空間群Pb 2_1m(C2v^9))ではn-glideが消滅し,sublatticeを形成する2対の分子がc軸を回転軸としてお互いに逆回転するため,全体としてb軸方向に自発分極を持つようになる。しかしながら,このような簡単な強誘電性のメカニズムにもかかわらず,中間相の存在のため,相転移の様相はかなり複雑なものとなり,未だ完全には解明されてはいない。我々は,I→II→IIIの相転移を微視的に理解するために,常誘電相の293K,257K,221K,中間相の178K,強誘電相の169K,149K,103Kの温度でX線構造解析を行った。また,202Kでソフト化するB_<2U>モードに注目し,このモードに属する光学的な回転変位ΔR_cと並進変位ΔT_a,及び音響学的な並進変位ΔT_bを調べるために,III相の167.5K～125Kの温度領域で(4,0,0)(5,0,0)(0,4,0)(0,6,0)の反射の精密な積分強度を測定し,SC(NH_2)_2分子の各変位を解析した。得られた結果とその考察を以下に示す。