Ukrainian Journal of Physical Optics 
Home page
 
 

Other articles 

in this issue
Optical birefringence study of AgNa(NO2)2 crystals near the paraelectric-to-ferroelectric phase transition
Kityk A.V.

Faculty of Electrical Engineering, Czestochowa University of Technology, Al. Armii Krajowej 17, 42-200 Czestochowa, Poland

download full version

The paper reports nearly tricritical behaviour of AgNa(NO2)2 crystal in the region of its paraelectric-to-ferroelectric phase transition studied by a high-resolution optical birefringence technique. The results obtained are analysed within the phenomenological approach based on the Landau theory for second-order phase transitions. Anomalous changes in the optical birefringence below the Curie point are found to be driven by the spontaneous polarisation via a spontaneous quadratic electrooptic effect. In the region of the Curie point AgNa(NO2)2 exhibits slightly discontinuous behaviour at cooling and practically continuous behaviour at heating, with the critical exponent for the order parameter equal to 0.25, as expected for the tricritical point. 

Keywords: AgNa(NO2)2 crystals, ferroelectrics, optical birefringence, phase transitions

PACS: 78.20.Ek, 78.20.Fm, 78.20.Hp, 78.20.Jq
UDC: 535.5
Ukr. J. Phys. Opt. 11 241-250 
doi: 10.3116/16091833/11/4/241/2010
Received: 06.09.2010

Анотація. В статті повідомляється про близьку до трикритичної поведінку кристалів AgNa(NO2)2 в області параектричного-сегнетоелектричного фазового переходу, яка досліджувалась високо-роздільним методом вимірювання двозаломлення. Отримані результати проаналізовані в рамках феноменологічного підходу на основі теорії Ландау для фазових переходів другого роду. Виявлено, що аномальні зміни двозаломлення при температурах нижчих від температури Кюрі викликані спонтанним квадратичним електрооптичним ефектом, індукованим спонтанною поляризацією. В області температури Кюрі кристали AgNa(NO2)2 проявляють деяке незначне відхилення від неперервної температурної залежності двозаломлення при охолодженні і практично неперервну залежність - при нагріванні з критичним індексом для параметра порядку рівним 0,25, як це є передбачено за умови існування трикритичної точки.
REFERENCES
  1. Fridkin V, 2007. The first observation of the tricritical point in ferroelectrics. Ferroelectrics. 354: 259–264. doi:10.1080/00150190701455039
  2. Gesi K, 1969. Ferroelectric phase transition in AgNa(NO2)2. J. Phys. Soc. Japan. 26: 1554-1554. doi:10.1143/JPSJ.26.1554
  3. Gesi K, 1970. Dielectric studies on the ferroelectric phase in AgNa(NO2)2. J. Phys. Soc. Japan. 28: 395–401. doi:10.1143/JPSJ.28.395
  4. Gesi K, 1972. Pyroelectric study on the spontaneous polarization in AgNa(NO2)2. J. Phys. Soc. Japan. 33: 108–111. doi:10.1143/JPSJ.33.108
  5. Petersson J, Schneider E and Siess R, 1980. Influence of hydrostatic pressure on the polarization dynamics of order-disorder ferroelectrics – AgNa(NO2)2. Z. Phys. B: Condens. Matter. 39: 233–238. doi:10.1007/BF01292668
  6. Helwig J, Petersson J and Schneider E, 1977. Landau behaviour of heat-capacity of AgNa(NO2)2 close to nearly tricritical ferroelectric transition. Z. Physik B Condens. Matter and Quanta. 28: 87–92. doi:10.1007/BF01325446
  7. Soprunyuk V P, Fuith A, Kabelka H, Knorr K, Klöpperpieper A, Sokalski K and Kityk A V, 2002. Frequency-dependent elastic response at the ferroelectric phase transition of AgNa(NO2)2. Phys. Rev. B. 66: 104102. doi:10.1103/PhysRevB.66.104102
  8. Grossmann J, Muller D and Petersson J, 1974. Dielectric behaviour of ferroelectric AgNa(NO2)2 and spin-lattice relaxation of Na-23. Z. Naturforsch. A. 29: 1055–1059. 
  9. Grossmann J, Muller D, Petersson J and Schneider E, 1976. Dynamical dielectric instability of ferroelectric AgNa(NO2)2. Z. Naturforsch. A. 31: 1089–1093. 
  10. Tominaga Y, Wada S and Iida S, 1972. Study of critical slowing down of the dielectric relaxation in AgNa(NO2)2 by thermal noise measurements. J. Phys. Soc. Japan. 32: 1675–1675. doi:10.1143/JPSJ.32.1675
  11. Kityk A V, Czaplicki R, Klöpperpieper A, Andrushchak A S and Sahraoui B, 2010. Spontaneous and electric field induced quadratic optical nonlinearity in ferroelectric crystals AgNa(NO2)2. Appl. Phys. Lett. 96: 061911. doi:10.1063/1.3315941
  12. Sahraoui B, Czaplicki R, Klöpperpieper A, Andrushchak A S and Kityk A V, 2010. Ferroelectric AgNa(NO2)2 crystals as novel highly efficient nonlinear optical material: Phase matched second harmonic generation driven by a spontaneous and electric field induced polarizations. J. Appl. Phys. 107: 113526. doi:10.1063/1.3415545
  13. Miki H, Makita Y and Gesi K, 1971. Thermal expansion in ferroelectric AgNa(NO2)2. J. Phys. Soc. Japan. 30: 1512-1512. doi:10.1143/JPSJ.30.1512
  14. Skarabot M, Cepic M, Zeks B, Blinc R, Heppke G, Kityk A V and Musevic I, 1998. Birefringence and tilt angle in the antiferroelectric, ferroelectric, and intermediate phases of chiral smectic liquid crystals. Phys. Rev. E. 58: 575–584. doi:10.1103/PhysRevE.58.575
  15. Kityk A V, Soprunyuk V P, Vlokh O G, Sveleba S A and Czapla Z, 1993. The incomplete devil’s staircase of betaine calcium-chloride dihydrate – Acoustic investigation at high pressures. J. Phys.: Condens. Matter. 5: 7415–7424. doi:10.1088/0953-8984/5/40/016
  16. Vlokh O G, Kaminski B V, Kityk A V, Polovinko I I and Sveleba S A, 1987, Thermooptic memory and kinetic phenomena in the incommensurate phase of A2BX4 group crystals. Fiz. Tverd. Tela. 29: 2215–2217. 
  17. Vlokh O G, Lazko L A and Shopa Ya I, 1981. Electrooptic and electrogyration properties of the solid solutions on the basis of lead germanate. Phys. Stat. Solidi (a). 65: 371–378. doi:10.1002/pssa.2210650143
  18. Sondergeld P, Schranz W, Tröster A, Carpenter M A, Lubowitzki E and Kityk A V, 2000. Optical, elastic, and dielectric studies of the phase transitions in lawsonite. Phys. Rev. B. 62: 6143–6147. doi:10.1103/PhysRevB.62.6143
  19. Sondergeld P, Schranz W, Kityk A V, Carpenter M A and Lubowitzki E, 2000. Ordering behaviour of the mineral lawsonite. Phase Trans. 71: 189–203. doi:10.1080/01411590008229651
(c) Ukrainian Journal of Physical Optics