We studied the phase transitions, domain morphologies, and polarizations in BaTiO3SrTiO3 superlattices grown on SrTiO3 substrates. Using the phase field approach, we discovered the remarkable influence of film/substrate interfacial coherency on the ferroelectricity of the SrTiO3 layers within a superlattice: it is an orthorhombic ferroelectric for an incoherent interface while it exhibits only induced polarization by the adjacent BaTiO3 layers for a coherent interface. We presented the domain morphologies within individual BaTiO3 and SrTiO3 layers which have different ferroelectric symmetries. The results are compared to ultraviolet Raman spectroscopy and variable temperature x-ray diffraction measurements.

1.
H.
Tabata
,
H.
Tanaka
, and
T.
Kawai
,
Appl. Phys. Lett.
65
,
1970
(
1994
).
2.
Z. Y.
Wang
,
T.
Yasuda
,
S.
Hatatani
, and
S.
Oda
,
Jpn. J. Appl. Phys., Part 1
38
,
6817
(
1999
).
3.
D.
O’Neill
,
R. M.
Bowman
, and
J. M.
Gregg
,
Appl. Phys. Lett.
77
,
1520
(
2000
).
4.
J.
Kim
,
Y.
Kim
,
Y. S.
Kim
,
J.
Lee
,
L.
Kim
, and
D.
Jung
,
Appl. Phys. Lett.
80
,
3581
(
2002
).
5.
T.
Shimuta
,
O.
Nakagawara
,
T.
Makino
,
S.
Arai
,
H.
Tabata
, and
T.
Kawai
,
J. Appl. Phys.
91
,
2290
(
2002
).
6.
S.
Rios
,
A.
Ruediger
,
A. Q.
Jiang
,
J. F.
Scott
,
H.
Lu
, and
Z.
Chen
,
J. Phys.: Condens. Matter
15
,
L305
(
2003
).
7.
A. Q.
Jiang
,
J. F.
Scott
,
H. B.
Lu
, and
Z. H.
Chen
,
J. Appl. Phys.
93
,
1180
(
2003
).
8.
J. B.
Neaton
and
K. M.
Rabe
,
Appl. Phys. Lett.
82
,
1586
(
2003
).
9.
H. N.
Lee
,
H. M.
Christen
,
M. F.
Chisholm
,
C. M.
Rouleau
, and
D. H.
Lowndes
,
Nature (London)
434
,
792
(
2005
).
10.
L. J.
Kim
,
J.
Kim
,
D. G.
Jung
, and
J.
Lee
,
Appl. Phys. Lett.
87
,
052903
(
2005
).
11.
K.
Johnston
,
X. Y.
Huang
,
J. B.
Neaton
, and
K. M.
Rabe
,
Phys. Rev. B
71
,
100103
(
2005
).
12.
D. A.
Tenne
,
A.
Bruchhausen
,
N. D.
Lanzillotti-Kimura
,
A.
Fainstein
,
R. S.
Katiyar
,
A.
Cantarero
,
A.
Soukiassian
,
V.
Vaithyanathan
,
J. H.
Haeni
,
W.
Tian
,
D. G.
Schlom
,
K. J.
Choi
,
D. M.
Kim
,
C. B.
Eom
,
H. P.
Sun
,
X. Q.
Pan
,
Y. L.
Li
,
L. Q.
Chen
,
Q. X.
Jia
,
S. M.
Nakhmanson
,
K. M.
Rabe
, and
X. X.
Xi
,
Science
313
,
1614
(
2006
).
13.
Y. L.
Li
,
S. Y.
Hu
,
D.
Tenne
,
A.
Soukiassian
,
D. G.
Schlom
,
X. X.
Xi
,
K. J.
Choi
,
C. B.
Eom
,
A.
Saxena
,
T.
Lookman
,
Q. X.
Jia
, and
L. Q.
Chen
,
Appl. Phys. Lett.
91
,
112914
(
2007
).
14.
S.
Lisenkov
and
L.
Bellaiche
,
Phys. Rev. B
76
,
020102
(R) (
2007
).
15.
Y. L.
Li
,
S. Y.
Hu
,
Z. K.
Liu
, and
L. Q.
Chen
,
Acta Mater.
50
,
395
(
2002
).
16.
Y. L.
Li
,
S. Y.
Hu
,
Z. K.
Liu
, and
L. Q.
Chen
,
Appl. Phys. Lett.
78
,
3878
(
2001
).
17.
A. K.
Tagantsev
,
E.
Courtens
, and
L.
Arzel
,
Phys. Rev. B
64
,
224107
(
2001
).
18.
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
73
,
184112
(
2006
).
19.
K. H.
Chew
,
Y.
Ishibashi
,
F. G.
Shin
, and
H. L. W.
Chan
,
J. Phys. Soc. Jpn.
72
,
2364
(
2003
).
20.
A. L.
Roytburd
,
S.
Zhong
, and
S. P.
Alpay
,
Appl. Phys. Lett.
87
,
092902
(
2005
).
You do not currently have access to this content.