In this work, the creep behavior of (Na1/2Bi1/2)TiO3-0.07BaTiO3 was characterized as a function of bias stress up to −500 MPa, revealing the time-dependence of the stress-induced relaxor-to-ferroelectric long-range order transformation. Creep strain was observed across a range of applied compressive stress levels, in particular at stresses approximately 50% above the critical coercive stress, indicating the significant time-dependence of the transformation on the long-range ferroelectric order. The macroscopic behavior is discussed in conjunction with ex situ piezoresponse force microscopy measurements that directly show the formation of ferroelectric domains in mechanically loaded relaxor ferroelectrics.

1.
S.-T.
Zhang
,
A. B.
Kounga
,
E.
Aulbach
,
H.
Ehrenberg
, and
J.
Rödel
,
Appl. Phys. Lett.
91
,
112906
(
2007
).
2.
P. K.
Panda
,
J. Mater. Sci.
44
,
5049
(
2009
).
3.
W.
Jo
,
T.
Granzow
,
E.
Aulbach
,
J.
Rödel
, and
D.
Damjanovic
,
J. Appl. Phys.
105
,
094102
(
2009
).
4.
See https://www.piceramic.com/en/ for “
PI Ceramic GmbH
,” (
2018
).
5.
M.
Höfling
,
S.
Steiner
,
A.-P.
Hoang
,
I.-T.
Seo
, and
T.
Frömling
,
J. Mater. Chem. C
6
,
4769
(
2018
).
6.
M.
Li
,
M. J.
Pietrowski
,
R. A.
De Souza
,
H.
Zhang
,
I. M.
Reaney
,
S. N.
Cook
,
J. A.
Kilner
, and
D. C.
Sinclair
,
Nat. Mater.
13
,
31
(
2014
).
7.
W.
Jo
and
J.
Rödel
,
Appl. Phys. Lett.
99
,
042901
(
2011
).
8.
W.
Jo
,
R.
Dittmer
,
M.
Acosta
,
J.
Zang
,
C.
Groh
,
E.
Sapper
,
K.
Wang
, and
J.
Rödel
,
J. Electroceram.
29
,
71
(
2012
).
9.
S.-T.
Zhang
,
A. B.
Kounga
,
E.
Aulbach
,
T.
Granzow
,
W.
Jo
,
H.-J.
Kleebe
, and
J.
Rödel
,
J. Appl. Phys.
103
,
034107
(
2008
).
10.
C.
Groh
,
D. J.
Franzbach
,
W.
Jo
,
K. G.
Webber
,
J.
Kling
,
L. A.
Schmitt
,
H. J.
Kleebe
,
S. J.
Jeong
,
J. S.
Lee
, and
J.
Rödel
,
Adv. Funct. Mater.
24
,
356
(
2014
).
11.
H.
Zhang
,
C.
Groh
,
Q.
Zhang
,
W.
Jo
,
K. G.
Webber
, and
J.
Rödel
,
Adv. Electron. Mater.
1
,
1500018
(
2015
).
12.
J. E.
Daniels
,
W.
Jo
,
J.
Rödel
, and
J. L.
Jones
,
Appl. Phys. Lett.
95
,
032904
(
2009
).
13.
X.
Tan
,
C.
Ma
,
J.
Frederick
,
S.
Beckman
, and
K. G.
Webber
,
J. Am. Ceram. Soc.
94
,
4091
(
2011
).
14.
C.
Ma
and
X.
Tan
,
J. Am. Ceram. Soc.
94
,
4040
(
2011
).
15.
F. H.
Schader
,
Z.
Wang
,
M.
Hinterstein
,
J. E.
Daniels
, and
K. G.
Webber
,
Phys. Rev. B
93
,
134111
(
2016
).
16.
K. G.
Webber
,
M.
Vögler
,
N.
Khansur
,
B.
Kaeswurm
,
J.
Daniels
, and
F.
Schader
,
Smart Mater. Struct.
26
,
063001
(
2017
).
17.
R.
Garg
,
B. N.
Rao
,
A.
Senyshyn
,
P. S. R.
Krishna
, and
R.
Ranjan
,
Phys. Rev. B: Condens. Matter Mater. Phys.
88
,
014103
(
2013
).
18.
P.
Peng
,
H.
Nie
,
W.
Guo
,
F.
Cao
,
G.
Wang
, and
X.
Dong
, “
Pressure-induced ferroelectric-relaxor phase transition in (Bi0.5Na0.5)TiO3-based ceramics
,”
J. Am. Ceram. Soc.
(published online).
19.
G.
Picht
,
J.
Töpfer
, and
E.
Hennig
,
J. Eur. Ceram. Soc.
30
,
3445
(
2010
).
20.
L. A.
Schmitt
,
J.
Kling
,
M.
Hinterstein
,
M.
Hoelzel
,
W.
Jo
,
H.-J.
Kleebe
, and
H.
Fuess
,
J. Mater. Sci.
46
,
4368
(
2011
).
21.
V.
Bobnar
,
Z.
Kutnjak
,
R.
Pirc
, and
A.
Levstik
,
Phys. Rev. B
60
,
6420
(
1999
).
22.
R.
Dittmer
,
W.
Jo
,
J.
Rödel
,
S.
Kalinin
, and
N.
Balke
,
Adv. Funct. Mater.
22
,
4208
(
2012
).
23.
T.
Iamsasri
,
G.
Esteves
,
H.
Choe
,
M.
Vogt
,
S.
Prasertpalichat
,
D. P.
Cann
,
S.
Gorfman
, and
J. L.
Jones
,
J. Appl. Phys.
122
,
064104
(
2017
).
24.
A. J.
Royles
,
A. J.
Bell
,
J. E.
Daniels
,
S. J.
Milne
, and
T. P.
Comyn
,
Appl. Phys. Lett.
98
,
182904
(
2011
).
25.
Q. D.
Liu
,
N. A.
Fleck
,
J. E.
Huber
, and
D. P.
Chu
,
J. Eur. Ceram. Soc.
29
,
2289
(
2009
).
26.
D.
Chen
,
A.
Ayrikyan
,
K. G.
Webber
, and
M.
Kamlah
,
J. Appl. Phys.
121
,
114106
(
2017
).
27.
K. G.
Webber
,
E.
Aulbach
,
T.
Key
,
M.
Marsilius
,
T.
Granzow
, and
J.
Rödel
,
Acta Mater.
57
,
4614
(
2009
).
28.
W.
Jo
,
S.
Schaab
,
E.
Sapper
,
L. A.
Schmitt
,
H. J.
Kleebe
,
A. J.
Bell
, and
J.
Rödel
,
J. Appl. Phys.
110
,
074106
(
2011
).
29.
A.
Martin
,
N. H.
Khansur
,
K.
Riess
, and
K. G.
Webber
,
J. Eur. Ceram. Soc.
39
,
1031
(
2019
).
30.
T.
Fett
and
G.
Thun
,
J. Mater. Sci. Lett.
17
,
1929
(
1998
).
31.
D.
Zhou
and
M.
Kamlah
,
Acta Mater.
54
,
1389
(
2006
).
32.
D.
Zhou
, Ph. D. dissertation, Forschungszentrum Karlsruhe,
2003
.
33.
D.
Gobeljic
,
V. V.
Shvartsman
,
A.
Belianinov
,
B.
Okatan
,
S.
Jesse
,
S. V.
Kalinin
,
C.
Groh
,
J.
Rödel
, and
D. C.
Lupascu
,
Nanoscale
8
,
2168
(
2016
).
34.
V. V.
Shvartsman
,
A. L.
Kholkin
,
A.
Orlova
,
D.
Kiselev
,
A. A.
Bogomolov
, and
A.
Sternberg
,
Appl. Phys. Lett.
86
,
202907
(
2005
).
35.
D. A.
Kiselev
,
I. K.
Bdikin
,
E. K.
Selezneva
,
K.
Bormanis
,
A.
Sternberg
, and
A. L.
Kholkin
,
J. Phys. D: Appl. Phys.
40
,
7109
(
2007
).
36.
H.
Ursic
,
S.
Drnovsek
, and
B.
Malic
,
J. Phys. D: Appl. Phys.
49
,
115304
(
2016
).
37.
T.
Rojac
,
H.
Ursic
,
A.
Bencan
,
B.
Malic
, and
D.
Damjanovic
,
Adv. Funct. Mater.
25
,
2099
(
2015
).
38.
C.
Ma
,
H.
Guo
,
S. P.
Beckman
, and
X.
Tan
,
Phys. Rev. Lett.
109
,
107602
(
2012
).
39.
M.
Hinterstein
,
L. A.
Schmitt
,
M.
Hoelzel
,
W.
Jo
,
J.
Rödel
,
H.-J.
Kleebe
, and
M.
Hoffman
,
Appl. Phys. Lett.
106
,
222904
(
2015
).
40.
L. V.
Gimadeeva
,
V. A.
Shikhova
,
D. S.
Chezganov
,
A. S.
Merzliakova
,
E. O.
Vlasov
,
V. V.
Fedorovyh
,
A. L.
Kholkin
,
B.
Malič
, and
V. Y.
Shur
,
Ferroelectrics
525
,
83
(
2018
).

Supplementary Material

You do not currently have access to this content.