Enhanced Negative Thermal Expansion Induced by Simultaneous Charge Transfer and Polar-Nonpolar Transitions

BiNi_1-x_Fe_x_O_3_の結晶構造、電荷分布、負熱膨張特性の研究を実施した。低温では極性を持ち、Bi3+_0.5(1+x)_Bi5+_0.5(1-x)_Ni2+_1-x_Fe3+_x_O_3_の電荷分布とBi3+/Bi5+の短距離秩序を示す。昇温過程における電荷移動による体積減少量は、Bi5+-Ni2+間の電荷移動に影響するFe3+への置換量xが増加すると減少する。しかし0.25<x<0.5の領域では極性-非極性転移によって負熱膨張が引き起こされ、この電荷移動と同時に起こる極性-非極性転移は負熱膨張とxに依存しない約2%の体積減少に寄与している。本研究によって世界で初めて同時に起こる2つメカニズムによる不熱膨張が観測された