Dielectric properties of betaine phosphite near the ferroelectric phase transition

The dielectric behaviour of a betaine phosphite [BPI: (CH3)3NCH2COO · H3PO3] crystal is investigated around its ferroelectric phase transition. The temperature dependence of the dielectric constant is measured for dc bias fields up to 150 kV/m. The spontaneous polarization is measured using the Diamant‐Drenck‐Pepinsky circuit. The results are discussed on a basis of the quasi‐one‐dimensional Ising model. The parameters obtained in this experiment have considerable anisotropy of interactions: J∥/k = 270 K, J⟂/k = 21 K, and J∥/J⟂ = 12.8. The model explains well the temperature dependences of spontaneous polarization only in the temperature range 0 < (Tc − T) < 10 K. The field dependence of the maximum dielectric constant εmax as well as the spontaneous polarization close to Tc, can be described starting from the classical equation of state. The equation coefficients are determined. However, the best fit to the reciprocal permittivity data, in the paraelectric phase, is obtained for a second‐order polynomial. In our opinion the macroscopic properties of BPI are considerably confused by the real structure of the crystals — defects, space charge, surface layers. On a étudié les propriétés diélectrique du cristal (CH3)3NCH2COO · H3PO3 (BPI) autour de la transition de phase ferroélectrique. La constante diélectrique a été mesuré en fonction de la température avec un champ électrique constant de valeur entre 0 et 150 kV/m. On a mesuré aussi la polarization spontanée en utilisant le circuit de Diamant, Drenck et Pepinsky. Nous discutons nos resultats sur la base de modèle anisotrope d'Ising. Les paramètres obtenus dans cette expérience montrent l'anisotropie importante des interactions: J∥/k = 270 K, J⟂/k = 21 K et J∥/J⟂ = 12.8. Ce modèle explique bien la dépendence de la polarization spontanée en température dans la région 0 < (Tc − T) < 10 K. Evolution en champ électrique du maximum de la constante diélectrique et la polarization spontanée, au voisinage de la transition de phase, peuvent étre décrites sur la base d'équation d'état classique. On a déterminé les coefficients de cette équation. Pour la constant diélectrique en fonction de la température, dans la phase paraélectrique, on a obtenu des meilleurs ajustements avec un polynǒme de deuxième ordre. Nos observations suggèrent que les propriétés macroscopiques de BPI sont très vraisemblablement liées à la structure réelle du cristal — les défaux, le charge d'espace, les couches de surfaces.