Biaxial strain induces a phase transition from a pseudo-rhombohedral (R) to pseudo-tetragonal (T) phase in BiFeO3 (BFO) thin films. Using optical second harmonic generation, we measure the nonlinear optical dij coefficients at a fundamental wavelength of 1550 nm for R and T-BFO thin films. A large increase of the dij magnitudes is observed for T-BFO in comparison to R-BFO. The dij magnitudes for T-BFO were measured to be: , and , and for R-BFO: , and . The strain-enhanced nonlinear optical properties of T-BFO thin films make them potentially useful for optical applications.
REFERENCES
1.
J.
Wang
, J. B.
Neaton
, H.
Zheng
, V.
Nagarajan
, S. B.
Ogale
, B.
Liu
, D.
Viehland
, V.
Vaithyanathan
, D. G.
Schlom
, U. V.
Waghmare
, N. A.
Spaldin
, K. M.
Rabe
, M.
Wuttig
, and R.
Ramesh
, Science
299
, 1719
(2003
).2.
C.
Ederer
and N.
Spaldin
, Phys. Rev. B
71
, 224103
(2005
).3.
G.
Catalan
and J. F.
Scott
, Adv. Mater.
21
, 2463
(2009
).4.
K.
Takahashi
, N.
Kida
, and M.
Tonouchi
, Phys. Rev. Lett.
96
, 117402
(2006
).5.
D.
Talbayev
, S.
Lee
, S.-W.
Cheong
, and A. J.
Taylor
, Appl. Phys. Lett.
93
, 212906
(2008
).6.
J.
Allibe
, K.
Bougot-Robin
, E.
Jacquet
, I. C.
Infante
, S.
Fusil
, C.
Carretero
, J.-L.
Reverchon
, B.
Marchihac
, D.
Crete
, J.-C.
Mage
, A.
Barthelemy
, and M.
Bibes
, Appl. Phys. Lett.
96
, 182902
(2010
).7.
Y.
Li
, J.
Xue
, J.
Sun
, X.
Meng
, Z.
Huang
, J.
Chu
, L.
Ding
, and W.
Zhang
, Appl. Phys. A
87
, 125
(2007
).8.
S. R.
Basu
, L. W.
Martin
, Y. H.
Chu
, M.
Gajek
, R.
Ramesh
, R. C.
Rai
, X.
Xu
, and J. L.
Musfeldt
, Appl. Phys. Lett.
92
, 091905
(2008
).9.
R. K.
Katiyar
, A.
Kumar
, G.
Morell
, J. F.
Scott
, and R. S.
Katiyar
, Appl. Phys. Lett.
99
, 092906
(2011
).10.
Z.
Jin
, Y.
Xu
, Z.
Zhang
, G.
Li
, X.
Lin
, G.
Ma
, Z.
Cheng
, and X.
Wang
, Appl. Phys. Lett.
100
, 071105
(2012
).11.
R. J.
Zeches
, M. D.
Rossell
, J. X.
Zhang
, A. J.
Hatt
, Q.
He
, C.-H.
Yang
, A.
Kumar
, C. H.
Wang
, A.
Melville
, C.
Adamo
, G.
Sheng
, Y.-H.
Chu
, J. F.
Ihlefeld
, R.
Erni
, C.
Ederer
, V.
Gopalan
, L. Q.
Chen
, D. G.
Schlom
, N. A.
Spaldin
, L. W.
Martin
, and R.
Ramesh
, Science
326
, 977
(2009
).12.
H.
Bea
, B.
Dupe
, S.
Fusil
, R.
Mattana
, E.
Jacquet
, B.
Warot-Fonrose
, F.
Wilhelm
, A.
Rogalev
, S.
Petit
, V.
Cros
, A.
Anane
, F.
Petroff
, K.
Bouzehouane
, G.
Geneste
, B.
Dkhil
, S.
Lisenkov
, I.
Ponomaeva
, L.
Bellaiche
, M.
Bibes
, and A.
Barthelemy
, Phys. Rev. Lett.
102
, 217603
(2009
).13.
A. J.
Hatt
and N. A.
Spaldin
, Phys. Rev. B
81
, 054109
(2010
).14.
H.
Christe
, J.
Nam
, H.
Kim
, A.
Hatt
, and N.
Spaldin
, Phys. Rev. B
83
, 144107
(2011
).15.
K. Y.
Yun
, D.
Ricinschi
, Y.
Kanashima
, M.
Noda
, and M.
Okuyama
, Jpn. J. Appl. Phys., Part 2
43
, L647
(2004
).16.
D.
Ricinschi
, K.-Y.
Yun
, and M.
Okuyama
, J. Phys.: Condens. Matter
18
, L97
(2006
).17.
S.
Ju
, T.-Y.
Cai
, and G.-Y.
Guo
, J. Chem. Phys.
130
, 214708
(2009
).18.
S.
Ju
and T.-Y.
Cai
, Appl. Phys. Lett.
95
, 112506
(2009
).19.
A.
Kumar
, R. C.
Rai
, N. J.
Podraza
, S.
Denev
, M.
Ramirez
, Y.-H.
Chu
, L. W.
Martin
, J.
Ihlefeld
, T.
Heeg
, J.
Schubert
, D. G.
Schlom
, J.
Orenstein
, R.
Ramesh
, R. W.
Collins
, J. L.
Musfeldt
, and V.
Gopalan
, Appl. Phys. Lett.
92
, 121915
(2008
).20.
H.
Yokota
, R.
Haumont
, J.-M.
Kiat
, H.
Matsuura
, and Y.
Uesu
, Appl. Phys. Lett.
95
, 082904
(2009
).21.
See supplementary material at http://dx.doi.org/10.1063/1.4812978 for x-ray diffraction data and complete definitions of the terms , and .
22.
Y. C.
Chen
, Q. R.
Lin
, and Y. H.
Chu
, Appl. Phys. Lett.
94
, 122908
(2009
).23.
Y.-H.
Chu
, M.
Cruz
, C.-H.
Yang
, L.
Martin
, P.-L.
Yang
, J.-X.
Zhang
, K.
Lee
, P.
Yu
, L.-Q.
Chen
, and R.
Ramesh
, Adv. Mater.
19
, 2662
(2007
).24.
S. A.
Denev
, T. A.
Lummen
, E.
Barnes
, A.
Kumar
, and V.
Gopalan
, J. Am. Ceram. Soc.
94
(9
), 2699
(2011
).25.
A.
Kumar
, S.
Denev
, R. J.
Zeches
, E.
Vlahos
, N. J.
Podraza
, A.
Melville
, D. G.
Schlom
, R.
Ramesh
and V.
Gopalan
, Appl. Phys. Lett.
97
, 112903
(2010
).26.
P.
Chen
, N. J.
Podraza
, X. S.
Xu
, A.
Melville
, E.
Vlahos
, V.
Gopalan
, R.
Ramesh
, D. G.
Schlom
, and J. L.
Musfeldt
, Appl. Phys. Lett.
96
, 131907
(2010
).27.
W. N.
Herman
and L. M.
Hayden
, J. Opt. Soc. Am. B
12
, 416
(1995
).28.
D. N.
Nikogosyan
, Nonlinear Optical Crystals: A Complete Survey
(Springer
, New York
, 2005
), pp. 35
–64
.© 2013 AIP Publishing LLC.
2013
AIP Publishing LLC
You do not currently have access to this content.