The ferroelectric properties of 500Å thick strained, epitaxial SrTiO3 films grown on DyScO3 substrates by reactive molecular-beam epitaxy are reported. Despite the near 1% biaxial tensile strain, the x-ray rocking curve full widths at half maximum in ω are as narrow as 7arcsec (0.002°). The films show a frequency-dependent permittivity maximum near 250K that is well fit by the Vogel-Fulcher equation. A clear polarization hysteresis is observed below the permittivity maximum, with an in-plane remanent polarization of 10μCcm2 at 77K. The high Tmax is consistent with the biaxial tensile strain state, while the superimposed relaxor behavior is likely due to defects.

1.
K. A.
Müller
and
H.
Burkard
,
Phys. Rev. B
19
,
3593
(
1979
).
2.
R. C.
Neville
,
B.
Hoeneisen
, and
C. A.
Mead
,
J. Appl. Phys.
43
,
2124
(
1972
).
3.
J. G.
Bednorz
and
K. A.
Müller
,
Phys. Rev. Lett.
52
,
2289
(
1984
).
4.
W.
Kleemann
,
J.
Dec
,
Y. G.
Wang
,
P.
Lehnen
, and
S. A.
Prosandeev
,
J. Phys. Chem. Solids
61
,
167
(
2000
).
5.
C.
Ang
,
Z.
Yu
,
P. M.
Vilarinho
, and
J. L.
Baptista
,
Phys. Rev. B
57
,
7403
(
1998
).
6.
C.
Ang
,
Z.
Yu
, and
Z.
Jing
,
Phys. Rev. B
61
,
957
(
2000
).
7.
E.
Hegenbarth
,
Phys. Status Solidi
6
,
333
(
1964
).
8.
P. A.
Fleury
and
J. M.
Worlock
,
Phys. Rev.
174
,
613
(
1968
).
9.
J.
Hemberger
,
P.
Lunkenheimer
,
R.
Viana
,
R.
Bohmer
, and
A.
Loidl
,
Phys. Rev. B
52
,
13159
(
1995
).
10.
D.
Fuchs
,
C. W.
Schneider
,
R.
Schneider
, and
H.
Rietschel
,
J. Appl. Phys.
85
,
7362
(
1999
).
11.
M.
Itoh
,
R.
Wang
,
Y.
Inaguma
,
T.
Yamaguchi
,
Y.-J.
Shan
, and
T.
Nakamura
,
Phys. Rev. Lett.
82
,
3540
(
1999
).
12.
H.
Uwe
and
T.
Sakudo
,
Phys. Rev. B
13
,
271
(
1976
).
13.
H.-C.
Li
,
W.
Si
,
R.-L.
Wang
,
Y.
Xuan
,
B. T.
Liu
, and
X. X.
Xi
,
Mater. Sci. Eng., B
56
,
218
(
1998
).
14.
N. A.
Pertsev
,
A. K.
Tagantsev
, and
N.
Setter
,
Phys. Rev. B
61
,
R825
(
2000
);
N. A.
Pertsev
,
A. K.
Tagantsev
, and
N.
Setter
,
Phys. Rev. B
65
,
219901
(E) (
2002
).
15.
J. H.
Haeni
,
P.
Irvin
,
W.
Chang
,
R.
Uecker
,
P.
Reiche
,
Y. L.
Li
,
S.
Choudhury
,
W.
Tian
,
M. E.
Hawley
,
B.
Craigo
,
A. K.
Tagantsev
,
X. Q.
Pan
,
S. K.
Streiffer
,
L. Q.
Chen
,
S. W.
Kirchoefer
,
J.
Levy
, and
D. G.
Schlom
,
Nature (London)
430
,
758
(
2004
).
16.

We use the standard setting of space group No. 62, Pnma, to describe the crystallography of DyScO3. Although some authors use this setting, many others use the non-standard setting Pbnm to describe the crystallography of DyScO3 and other perovskites with the GdFeO3 structure. (101) DyScO3 in the standard setting is equivalent to (110) DyScO3 in the Pbnm nonstandard setting.

17.
J. H.
Haeni
,
C. D.
Theis
, and
D. G.
Schlom
,
J. Electroceram.
4
,
385
(
2000
).
18.
M. D.
Biegalski
,
W.
Tian
,
S.
Trolier-McKinstry
,
D. G.
Schlom
,
D. D.
Fong
,
J. A.
Eastman
,
P. H.
Fuoss
,
S. K.
Streiffer
,
M. E.
Hawley
,
R.
Uecker
, and
P.
Reiche
(unpublished).
19.
R. P.
Liferovich
and
R. H.
Mitchell
,
J. Solid State Chem.
177
,
2188
(
2004
).
20.
M. D.
Biegalski
,
J. H.
Haeni
,
S.
Trolier-McKinstry
,
D. G.
Schlom
,
C. D.
Brandle
, and
A. J.
Ven Graitis
,
J. Mater. Res.
20
,
952
(
2005
).
21.
S. B.
Qadri
,
J. S.
Horwitz
,
D. B.
Chrisey
,
R. C. Y.
Auyeung
, and
K. S.
Grabowski
,
Appl. Phys. Lett.
66
,
1605
(
1995
).
22.
H. J.
Scheel
,
J. G.
Bednorz
, and
P.
Dill
,
Ferroelectrics
143
,
417
(
1976
).
23.
P. I.
Nabokin
,
D.
Souptel
, and
A. M.
Balbashov
,
J. Cryst. Growth
250
,
397
(
2003
).
24.
Y. L.
Li
,
S.
Choudhury
,
J. H.
Haeni
,
M. D.
Biegalski
,
A.
Vasudevarao
,
A.
Sharan
,
H. Z.
Ma
,
J.
Levy
,
V.
Gopalan
,
S.
Trolier-McKinstry
,
D. G.
Schlom
,
Q. X.
Jia
, and
L. Q.
Chen
, Phys. Rev. B (in press).
25.
G. W.
Farnell
,
I. A.
Cermak
,
P.
Silvester
, and
S. K.
Wong
,
IEEE Trans. Sonics Ultrason.
SU-17
,
188
(
1970
).
26.
O. G.
Vendik
,
S. P.
Zubko
, and
M. A.
Nikolskii
,
Zh. Tekh. Fiz.
69
,
1
(
1999
)
O. G.
Vendik
,
S. P.
Zubko
, and
M. A.
Nikolskii
,[
Tech. Phys.
44
,
349
(
1999
)].
27.
S. S.
Gevorgian
,
T.
Martinsson
,
P. L.
Linner
, and
E. L.
Kollberg
,
IEEE Trans. Microwave Theory Tech.
44
,
896
(
1996
).
28.
H. C.
Li
,
W.
Si
,
A. D.
West
, and
X. X.
Xi
,
Appl. Phys. Lett.
73
,
190
(
1998
).
29.
M.
Lippmaa
,
N.
Nakagawa
,
M.
Kawasaki
,
S.
Ohashi
,
Y.
Inaguma
,
M.
Itoh
, and
H.
Koinuma
,
Appl. Phys. Lett.
74
,
3543
(
1999
).
30.
L. D.
Madsen
,
C. N. L.
Johnson
,
S. N.
Jacobsen
,
U.
Helmersson
,
S.
Rudner
,
I.
Ivanov
,
L.-D.
Wernlund
,
L.
Ryen
, and
E.
Olsson
,
Microelectron. Eng.
29
,
123
(
1995
).
31.
T.
Ostapchuk
,
J.
Petzelt
,
V.
Zelezny
,
A.
Pashkin
,
J.
Pokorny
,
I.
Drbohlav
,
R.
Kuzel
,
D.
Rafaja
,
B. P.
Gorshunov
,
M.
Dressel
,
C.
Ohly
,
S.
Hoffmann-Eifert
, and
R.
Waser
,
Phys. Rev. B
66
,
235406
(
2002
).
32.
D.
Viehland
,
S. J.
Jang
,
L. E.
Cross
, and
M.
Wuttig
,
J. Appl. Phys.
68
,
2916
(
1990
).
33.
H.
Vogel
,
Phys. Z.
22
,
645
(
1921
).
34.
G. S.
Fulcher
,
J. Am. Ceram. Soc.
8
,
339
(
1925
).
35.
D.
Viehland
,
S.
Jang
,
L. E.
Cross
, and
M.
Wuttig
,
Philos. Mag. B
64
,
335
(
1991
).
36.
J.-P.
Maria
,
W.
Hackenberger
, and
S.
Trolier-McKinstry
,
J. Appl. Phys.
84
,
5147
(
1998
).
37.
S.
Chattopadhyay
,
A. R.
Teren
,
J. H.
Hwang
,
T. O.
Mason
, and
B. W.
Wessels
,
J. Mater. Res.
17
,
669
(
2002
).
38.
G. A.
Samara
and
L. A.
Boatner
,
Phys. Rev. B
61
,
3889
(
2000
).
39.
W.
Kleemann
,
G. A.
Samara
, and
J.
Dec
, in
Polar Oxides: Properties, Characterization, and Imaging
, edited by
R.
Waser
,
U.
Böttger
, and
S.
Tiedke
(
Wiley-VCH
,
Weinheim
,
2005
), pp.
275
301
.
40.
V. V.
Lemanov
,
A. V.
Sotnikov
,
E. P.
Smirnova
, and
M.
Weihnacht
,
Fiz. Tverd. Tela (S.-Peterburg)
44
,
1948
(
2002
).
You do not currently have access to this content.