The dielectric and pyroelectric properties of c-domain ferroelectric films with linear dielectric buffer layers were investigated theoretically. Computations were carried out for multilayers consisting of PbZr0.2Ti0.8O3 with Al2O3, SiO2, Si3N4, HfO2, and TiO2 buffers on metalized Si. It is shown that the dielectric and pyroelectric properties of such multilayers can be increased by the presence of the buffer compared to ferroelectric monolayers. Calculations for PbZr0.2Ti0.8O3 films with 1% Al2O3 interposed between electrodes on Si show that the dielectric and pyroelectric coefficients are 310 and 0.070 μC cm−2 °C−1, respectively. Both values are higher than the intrinsic response of PbZr0.2Ti0.8O3 monolayer on Si.
References
1.
O. G.
Vendik
, L. T.
Ter-Martirosyan
, and S. P.
Zubko
, J. Appl. Phys.
84
, 993
(1998
).2.
S. H.
Oh
and H.
Jang
, Phys. Rev. B
62
, 14757
(2000
).3.
T. M.
Shaw
, S.
Trolier-McKinstry
, and P. C.
McIntyre
, Annu. Rev. Mater. Sci.
30
, 263
(2000
).4.
H. X.
Cao
, V. C.
Lo
, and W. W. Y.
Chung
, J. Appl. Phys.
99
, 024103
(2006
).5.
S. P.
Beckman
, L. F.
Wan
, J. A.
Barr
, and T.
Nishimatsu
, Mater. Lett.
89
, 254
(2012
).6.
M.
Valant
, A.-K.
Axelsson
, F.
Le Goupil
, and N. M.
Alford
, Mater. Chem. Phys.
136
, 277
(2012
).7.
M.
Ožbolt
, A.
Kitanovski
, J.
Tušek
, and A.
Poredoš
, Int. J. Refrig.
37
, 16
(2014
).8.
S. G.
Yoon
and A.
Safari
, Thin Solid Films
254
, 211
(1995
).9.
C.-R.
Cho
, W.-J.
Lee
, B.-G.
Yu
, and B.-W.
Kim
, J. Appl. Phys.
86
, 2700
(1999
).10.
J.
Celinska
, V.
Joshi
, S.
Narayan
, L.
McMillan
, and C.
Paz de Araujo
, Appl. Phys. Lett.
82
, 3937
(2003
).11.
G. W.
Pabst
, L. W.
Martin
, Y.-H.
Chu
, and R.
Ramesh
, Appl. Phys. Lett.
90
, 072902
(2007
).12.
S. K.
Sahoo
, D.
Misra
, D. C.
Agrawal
, Y. N.
Mohapatra
, S. B.
Majumder
, and R. S.
Katiyar
, J. Appl. Phys.
108
, 074112
(2010
).13.
R.
Waser
, T.
Baiatu
, and K.-H.
Hardtl
, J. Am. Ceram. Soc.
73
, 1645
(1990
).14.
R.
Waser
, J. Am. Ceram. Soc.
73
, 1654
(1990
).15.
T.
Baiatu
and R.
Waser
, J. Am. Ceram. Soc.
73
, 1663
(1990
).16.
I. B.
Misirlioglu
and M.
Yildiz
, J. Appl. Phys.
116
, 024102
(2014
).17.
A.
Roy
, A.
Dhar
, D.
Bhattacharya
, and S. K.
Ray
, J. Phys. D: Appl. Phys.
41
, 095408
(2008
).18.
V.
Reymond
, D.
Michau
, S.
Payan
, and M.
Maglione
, Ceram. Int.
30
, 1085
(2004
).19.
C. L.
Sun
, S. Y.
Chen
, M. Y.
Yang
, and A.
Chin
, J. Electrochem. Soc.
148
, F203
(2001
).20.
K.-J.
Choi
, W.-C.
Shin
, J.-H.
Yang
, and S.-G.
Yoon
, Appl. Phys. Lett.
75
, 722
(1999
).21.
M. W.
Cole
, E.
Ngo
, C.
Hubbard
, S. G.
Hirsch
, M.
Ivill
, W. L.
Sarney
, J.
Zhang
, and S. P.
Alpay
, J. Appl. Phys.
114
, 164107
(2013
).22.
S. S.
Ahmed
, J. P.
Denton
, and G. W.
Neudeck
, J. Vac. Sci. Technol. B
19
, 800
(2001
).23.
M. B.
Okatan
, J. V.
Mantese
, and S. P.
Alpay
, Phys. Rev. B
79
, 174113
(2009
).24.
A. M.
Bratkovsky
and A. P.
Levanyuk
, J. Comput. Theor. Nanosci.
6
, 465
(2009
).25.
N. A.
Pertsev
, P. E.
Janolin
, J.-M.
Kiat
, and Y.
Uesu
, Phys. Rev. B
81
, 144118
(2010
).26.
I. B.
Misirlioglu
, M.
Alexe
, L.
Pintilie
, and D.
Hesse
, Appl. Phys. Lett.
91
, 022911
(2007
).27.
N. A.
Pertsev
, A. G.
Zembilgotov
, and A. K.
Tagantsev
, Phys. Rev. Lett.
80
, 1988
(1998
).28.
J.
Zhang
, M. W.
Cole
, and S. P.
Alpay
, J. Appl. Phys.
108
, 054103
(2010
).29.
M. T.
Kesim
, J.
Zhang
, S.
Trolier-McKinstry
, J. V.
Mantese
, R. W.
Whatmore
, and S. P.
Alpay
, J. Appl. Phys.
114
, 204101
(2013
).30.
M. J.
Haun
, Z. Q.
Zhuang
, E.
Furman
, S. J.
Jang
, and L. E.
Cross
, Ferroelectrics
99
, 45
(1989
).31.
W.
Liu
, J. S.
Ko
, and W.
Zhu
, Thin Solid Films
371
, 254
(2000
).32.
R. W.
Whatmore
, Rep. Prog. Phys.
49
, 1335
(1986
).33.
Z.
Xu
, D.
Yan
, D.
Xiao
, P.
Yu
, and J.
Zhu
, Ceram. Int.
38
, 981
(2012
).34.
M. T.
Kesim
, M. W.
Cole
, J.
Zhang
, I. B.
Misirlioglu
, and S. P.
Alpay
, Appl. Phys. Lett.
104
, 022901
(2014
).35.
R. W.
Whatmore
, P. C.
Osbond
, and N. M.
Shorrocks
, Ferroelectrics
76
, 351
(1987
).36.
G.
Sebald
, E.
Lefeuvre
, and D.
Guyomar
, IEEE Trans. Ultrason. Ferroelectr. Freq. Control
55
, 538
(2008
).37.
R. W.
Whatmore
, J. Electroceram.
13
, 139
(2004
).38.
M.
Dawber
, K. M.
Rabe
, and J. F.
Scott
, Rev. Mod. Phys.
77
, 1083
(2005
).39.
M. B.
Okatan
and S. P.
Alpay
, Appl. Phys. Lett.
95
, 092902
(2009
).40.
N.
Izyumskaya
, Y.-I.
Alivov
, S.-J.
Cho
, H.
Morkoç
, H.
Lee
, and Y.-S.
Kang
, Crit. Rev. Solid State Mater. Sci.
32
, 111
(2007
).41.
M. H.
Corbett
, R. M.
Bowman
, J. M.
Gregg
, and D. T.
Foord
, Appl. Phys. Lett.
79
, 815
(2001
).42.
M.
Dawber
, N.
Stucki
, C.
Lichtensteiger
, S.
Gariglio
, P.
Ghosez
, and J. M.
Triscone
, Adv. Mater.
19
, 4153
(2007
).43.
H.
Christen
, E.
Specht
, S.
Silliman
, and K.
Harshavardhan
, Phys. Rev. B
68
, 020101
(2003
).44.
O.
Nakagawara
, T.
Shimuta
, T.
Makino
, S.
Arai
, H.
Tabata
, and T.
Kawai
, Appl. Phys. Lett.
77
, 3257
(2000
).45.
P.
Zubko
, N.
Stucki
, C.
Lichtensteiger
, and J.-M.
Triscone
, Phys. Rev. Lett.
104
, 187601
(2010
).46.
T.
Harigai
, S.-M.
Nam
, H.
Kakemoto
, S.
Wada
, K.
Saito
, and T.
Tsurumi
, Thin Solid Films
509
, 13
(2006
).© 2014 AIP Publishing LLC.
2014
AIP Publishing LLC
You do not currently have access to this content.
