Changement de phase de SrTiO3


A température ambiante, SrTiO3 est un composé cubique paraélectrique possédant la structure perovskite.
L'ion Ti4+ est au centre d'un octaédre régulier d'oxygène, le tout étant à l'intérieur d'un cube d'ions Sr2+.
Le paramètre de maille est a0 = 3,905 Å et le groupe d'espace est Pm3m.
Ce composé ayant une forte constante diélectrique et un fort indice de réfraction a été très étudié pour ces raisons.

Quand on diminue la température, ce composé présente plusieurs transitions structurales. Entre 50 K et 108 K, SrTiO3 présente une phase tétragonale.
Le groupe d'espace est I4/mcm et les paramètres de maille sont a ≈ 2½a0 et c ≈ 2a0.
Les axes Ox et Oy ont tourné de 45° par rapport à la maille cubique et le volume de la maille est 8 fois celui de la maille cubique.

La transition résulte de la rotation des octaèdres d'oxygène autour de l'xe Oz. La rotation est inversée d'un plan (001) à l'autre.

Cette phase ordonnée est ferroélectrique. La transition est du second ordre c'est à dire sans chaleur latente associèe.
Le dopage par des traces de Fe3+ (qui se substitue au Ti) a permis de mesurer par REP l'angle de rotation qui de l'ordre de quelques degrés.

Utilisation
Le programme permet de visualiser la maille en mode "compact" et en mode "éclaté".
En mode "compact", les ions sont représentés sous forme de sphères tangentes.
L'angle de rotation des octaèdres est fortement exagéré pour mieux visualiser le phénomène.
Exercice : Construire la maille tétragonale complète pour voir l'engrenage des octaèdres d'oxygène dans un plan (001) et dans deux plans consécutifs.

Pour placer l'axe Oz normal au plan de figure prendre Φ égal à 90°.