This contribution is a review of recent aspects connected with photoelectron spectroscopy of free ferroelectric surfaces, metals interfaced with these surfaces, graphene-like layers together with some exemplifications concerning molecular adsorption, dissociations and desorptions occurring from ferroelectrics. Standard photoelectron spectroscopy is used nowadays in correlation with other characterization techniques, such as piezoresponse force microscopy, high resolution transmission electron spectroscopy, and ferroelectric hysteresis cycles. In this work we will concentrate mainly on photoelectron spectroscopy and spectro-microscopy characterization of ferroelectric thin films, starting from atomically clean ferroelectric surfaces of lead zirco-titanate, then going towards heterostructures using this material in combination with graphene-like carbon layers or with metals. Concepts involving charge accumulation and depolarization near surface will be revisited by taking into account the newest findings in this area.

1.
J. F.
Scott
,
Ferroelectric Memories
(
Springer
,
Heidelberg
,
2000
).
2.
K.
Uchino
,
Ferroelectric Devices
(
Marcel Dekker
,
New York
,
2000
).
3.
K.
Garrity
,
A. M.
Kolpak
,
S.
Ismail-Beigi
, and
E. I.
Altman
,
Adv. Mater.
22
,
2969
2973
(
2010
).
4.
C. Y.
Chao
,
Z. H.
Ren
,
Y. H.
Zhu
,
Z.
Xiao
,
Z.
Liu
,
G.
Xu
,
J. Q.
Mai
,
X.
Li
,
G.
Shen
, and
G. R.
Han
,
Angew. Chem. Int. Ed.
51
,
9283
9287
(
2012
).
5.
A.
Kakekhani
,
S.
Ismail-Beigi
, and
E. I.
Altman
,
Surf. Sci.
650
,
302
316
(
2016
).
6.
L.
Li
,
P. A.
Salvador
, and
G. S.
Rohrer
,
Nanoscale
6
,
24
42
(
2014
).
7.
M. A.
Khan
,
M. A.
Nadeem
, and
H.
Idriss
,
Surf. Sci. Rep.
71
,
1
31
(
2016
).
8.
Y. F.
Cui
,
J.
Briscoe
, and
S.
Dunn
,
Chem. Mater.
25
,
4215
4223
(
2013
).
9.
Y. G.
Yuan
,
Z. G.
Xiao
,
B.
Yang
, and
J. S.
Huang
,
J. Mater. Chem. A
2
,
6027
6041
(
2014
).
10.
A.
Pancotti
,
J.
Wang
,
P.
Chen
,
L.
Tortech
,
C. M.
Teodorescu
,
E.
Frantzeskakis
, and
N.
Barrett
,
Phys. Rev. B
87
,
184116(1
10
) (
2013
).
11.
M.
Stengel
and
N.A.
Spaldin
,
Nature
443
,
679
682
(
2006
).
12.
L.
Pintilie
and
M.
Alexe
,
J. Appl. Phys.
98
,
124103(1
8
) (
2005
).
13.
L.
Pintilie
,
I.
Boerasu
,
M. J. M.
Gomes
,
T.
Zhao
,
R.
Ramesh
, and
M.
Alexe
,
J. Appl. Phys.
98
,
124104(1–9)
(
2005
).
14.
S.
Hüfner
,
Photoelectron Spectroscopy: Principles and Applications
, 3rd Edition (
Springer
,
Berlin
,
2003
), p.
9
.
15.
F.
Chen
,
R.
Schafranek
,
W. B.
Wu
, and
A.
Klein
,
J. Phys. D: Appl. Phys.
42
,
215302(1–5)
(
2009
).
16.
F.
Chen
,
R.
Schafranek
,
W.B.
Wu
, and
A.
Klein
,
J. Phys. D: Appl. Phys.
44
,
255301(1–7)
(
2011
).
17.
F.
Chen
and
A.
Klein
,
Phys. Rev. B
86
,
094105(1–7)
(
2012
).
18.
N.G.
Apostol
and
C.M.
Teodorescu
, “Band bending at metal-semiconductor interfaces, ferroelectric surfaces and metal-ferroelectric interfaces investigated by photoelectron spectroscopy”, in
Surface Science Characterization Techniques for Nanomaterials
, edited by
C.
Kumar
(
Springer
,
Berlin
,
2015
), pp.
405
461
.
19.
N. G.
Apostol
,
L. E.
Stoflea
,
G. A.
Lungu
,
C.
Chirila
,
L.
Trupina
,
R. F.
Negrea
,
C.
Ghica
,
L.
Pintilie
, and
C. M.
Teodorescu
,
Appl. Surf. Sci.
273
,
415
425
(
2013
).
20.
N. G.
Apostol
,
L. E.
Stoflea
,
G. A.
Lungu
,
L. C.
Tanase
,
C.
Chirila
,
L.
Frunza
,
L.
Pintilie
, and
C. M.
Teodorescu
,
Thin Solid Films
545
,
13
21
(
2013
).
21.
N. G.
Apostol
,
L. E.
Stoflea
,
G. A.
Lungu
,
C. A.
Tache
,
D. G.
Popescu
,
L.
Pintilie
, and
C. M.
Teodorescu
,
Mater. Sci. Eng. B
178
,
1317
1322
(
2013
).
22.
L. E.
Stoflea
,
N. G.
Apostol
,
C.
Chirila
,
L.
Trupina
,
R.
Negrea
,
L.
Pintilie
, and
C. M.
Teodorescu
,
J. Mater. Sci.
49
,
3337
3351
(
2014
).
23.
I.
Pintilie
,
C. M.
Teodorescu
,
C.
Ghica
,
C.
Chirila
,
A. G.
Boni
,
L.
Hrib
,
I.
Pasuk
,
R.
Negrea
,
N. G.
Apostol
, and
L.
Pintilie
,
ACS Appl. Mater. Interf.
6
,
2929
2939
(
2014
).
24.
L. E.
Ştoflea
,
N. G.
Apostol
,
L.
Trupină
, and
C. M.
Teodorescu
,
J. Mater. Chem. A
2
,
14386
14392
(
2014
).
25.
N. G.
Apostol
,
L. E.
Ştoflea
,
L. C.
Tănase
,
I. C.
Bucur
,
C.
Chirilă
,
R. F.
Negrea
, and
C. M.
Teodorescu
,
Appl. Surf. Sci.
354
,
459
468
(
2015
).
26.
L.
Pintilie
,
C.
Ghica
,
C. M.
Teodorescu
,
I.
Pintilie
,
C.
Chirila
,
I.
Pasuk
,
L.
Trupina
,
L.
Hrib
,
A. G.
Boni
,
N. G.
Apostol
,
L. E.
Abramiuc
,
R.
Negrea
,
M.
Stefan
, and
D.
Ghica
,
Sci. Rep.
5
,
14974(1–14)
(
2015
).
27.
L. C.
Tănase
,
N. G.
Apostol
,
L. E.
Abramiuc
,
C. A.
Tache
,
L.
Hrib
,
L.
Trupină
,
L.
Pintilie
, and
C. M.
Teodorescu
,
Sci. Rep.
6
,
35301(1–18)
(
2016
).
28.
I. C.
Bucur
,
L. C.
Tănase
,
L. E.
Abramiuc
,
G. A.
Lungu
,
C.
Chirilă
,
L.
Trupină
,
N. G.
Apostol
,
R. M.
Costescu
,
L.
Pintilie
, and
C. M.
Teodorescu
,
Appl. Surf. Sci.
, DOI: (
2017
).
29.
X.
Hong
,
J.
Hoffman
,
A.
Posadas
,
K.
Zou
,
C. H.
Ahn
, and
J.
Zhu
,
Appl. Phys. Lett.
97
,
033114(1-3)
(
2010
).
30.
E. B.
Song
,
B.
Lian
,
S. M.
Kim
,
S. J.
Lee
,
T.-K.
Chung
,
M. S.
Wang
,
C. F.
Zeng
,
G. Y.
Xu
,
Kin
Wong
,
Yi
Zhou
,
H. I.
Rasool
,
D. H.
Seo
,
H.-J.
Chung
,
J. S.
Heo
,
S. N.
Seo
, and
K. L.
Wang
,
Appl. Phys. Lett.
99
,
042109(1–3)
(
2011
).
31.
N. H.
Park
,
H. Y.
Kang
,
J. G.
Park
,
Y. R.
Lee
,
Y. J.
Yun
,
J.-H.
Lee
,
S.-G.
Lee
,
Y. H.
Lee
, and
D. S.
Suh
,
ACS Nano
9
,
10729
10736
(
2015
).
32.
A.
Rajapitamahuni
,
J.
Hoffman
,
C. H.
Ahn
, and
X.
Hong
,
Nano Lett.
13
,
4374
4379
(
2013
).
33.
N. G.
Apostol
,
G. A.
Lungu
,
I. C.
Bucur
,
C. A.
Tache
,
L.
Hrib
,
L.
Pintilie
,
D.
Macovei
, and
C. M.
Teodorescu
,
RSC Adv.
6
,
67883
67887
(
2016
).
34.
I.
Krug
,
N.
Barrett
,
A.
Petraru
,
A.
Locatelli
,
T. O.
Mentes
,
M. A.
Niño
,
K.
Rahmanizadeh
,
G.
Bihlmayer
and
C. M.
Schneider
,
Appl. Phys. Lett.
97
,
222903(1–3)
(
2010
).
35.
C.M.
Teodorescu
,
J.M.
Esteva
,
R.C.
Karnatak
, and
A.
El Afif
,
Nucl. Instrum. Meth. Phys. Res. A
345
,
141
147
(
1994
).
36.
J. J.
Joyce
,
M.
Del Giudice
, and
J. H.
Weaver
,
J. El. Spectrosc. Relat. Phenom.
49
,
31
45
(
1989
).
37.
D. G.
Popescu
,
M. A.
Huşanu
,
L.
Trupină
,
L.
Hrib
,
L.
Pintilie
,
A.
Barinov
,
S.
Lizzit
,
P.
Lacovig
, and
C. M.
Teodorescu
,
Phys. Chem. Chem. Phys.
17
,
509
520
(
2015
).
38.
M. A.
Huşanu
,
D. G.
Popescu
,
C. A.
Tache
,
N. G.
Apostol
,
A.
Barinov
,
S.
Lizzit
,
P.
Lacovig
, and
C. M.
Teodorescu
,
Appl. Surf. Sci.
352
,
73
81
(
2015
).
39.
L. E.
Abramiuc
,
L. C.
Tănase
,
A.
Barinov
,
N. G.
Apostol
,
C.
Chirilă
,
L.
Trupină
,
L.
Pintilie
, and
C. M.
Teodorescu
,
Nanoscale
, doi: (
2017
).
This content is only available via PDF.