BiFeO3 thin films have been deposited on (111) SrTiO3 single crystal substrates by reactive molecular-beam epitaxy in an adsorption-controlled growth regime. This is achieved by supplying a bismuth overpressure and utilizing the differential vapor pressures between bismuth oxides and BiFeO3 to control stoichiometry. Four-circle x-ray diffraction reveals phase-pure, untwinned, epitaxial, (0001)-oriented films with rocking curve full width at half maximum values as narrow as 25arcsec (0.007°). Second harmonic generation polar plots combined with diffraction establish the crystallographic point group of these untwinned epitaxial films to be 3m at room temperature.

1.
F.
Kubel
and
H.
Schmid
,
Acta Crystallogr., Sect. B: Struct. Sci.
B46
,
698
(
1990
).
2.
J. F.
Li
,
J. L.
Wang
,
M.
Wuttig
,
R.
Ramesh
,
N.
Wang
,
B.
Ruette
,
A. P.
Pyatakov
,
A. K.
Zvezdin
, and
D.
Viehland
,
Appl. Phys. Lett.
84
,
5261
(
2004
).
3.
F. M.
Bai
,
J. L.
Wang
,
M.
Wuttig
,
J. F.
Li
,
N. G.
Wang
,
A. P.
Pyatakov
,
A. K.
Zvezdin
,
L. E.
Cross
, and
D.
Viehland
,
Appl. Phys. Lett.
86
,
032511
(
2005
).
4.
X. D.
Qi
,
M.
Wei
,
Y.
Lin
,
Q. X.
Jia
,
D.
Zhi
,
J.
Dho
,
M. G.
Blamire
, and
J. L.
MacManus-Driscoll
,
Appl. Phys. Lett.
86
,
071913
(
2005
).
5.
K.
Saito
,
A.
Ulyanenkov
,
V.
Grossmann
,
H.
Ress
,
L.
Bruegemann
,
H.
Ohta
,
T.
Kurosawa
,
S.
Ueki
, and
H.
Funakubo
,
Jpn. J. Appl. Phys., Part 1
45
,
7311
(
2006
).
6.
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
).
7.
G. Y.
Xu
,
H.
Hiraka
,
G.
Shirane
,
J. F.
Li
,
J. L.
Wang
, and
D.
Viehland
,
Appl. Phys. Lett.
86
,
182905
(
2005
).
8.
V. V.
Shvartsman
,
W.
Kleemann
,
R.
Haumont
, and
J.
Kreisel
,
Appl. Phys. Lett.
90
,
172115
(
2007
).
9.
S. Y.
Yang
,
F.
Zavaliche
,
L.
Mohaddes-Ardabili
,
V.
Vaithyanathan
,
D. G.
Schlom
,
Y. J.
Lee
,
Y. H.
Chu
,
M. P.
Cruz
,
Q.
Zhan
,
T.
Zhao
, and
R.
Ramesh
,
Appl. Phys. Lett.
87
,
102903
(
2005
).
10.
H.
Bea
,
M.
Bibes
,
A.
Barthelemy
,
K.
Bouzehouane
,
E.
Jacquet
,
A.
Khodan
,
J. P.
Contour
,
S.
Fusil
,
F.
Wyczisk
,
A.
Forget
,
D.
Lebeugle
,
D.
Colson
, and
M.
Viret
,
Appl. Phys. Lett.
87
,
072508
(
2005
).
11.
R. R.
Das
,
D. M.
Kim
,
S. H.
Baek
,
C. B.
Eom
,
F.
Zavaliche
,
S. Y.
Yang
,
R.
Ramesh
,
Y. B.
Chen
,
X. Q.
Pan
,
X.
Ke
,
M. S.
Rzchowski
, and
S. K.
Streiffer
,
Appl. Phys. Lett.
88
,
242904
(
2006
).
12.
J.
Kabelac
,
S.
Ghosh
,
P. S.
Dobal
, and
R.
Katiyar
,
J. Vac. Sci. Technol. B
25
,
1049
(
2007
).
13.
C. D.
Theis
,
J.
Yeh
,
D. G.
Schlom
,
M. E.
Hawley
, and
G. W.
Brown
,
Thin Solid Films
325
,
107
(
1998
).
14.
C. D.
Theis
,
J.
Yeh
,
D. G.
Schlom
,
M. E.
Hawley
,
G. W.
Brown
,
J. C.
Jiang
, and
X. Q.
Pan
,
Appl. Phys. Lett.
72
,
2817
(
1998
).
15.
S.
Migita
,
H.
Ota
,
H.
Fujino
,
Y.
Kasai
, and
S.
Sakai
,
J. Cryst. Growth
200
,
161
(
1999
).
16.
D. G.
Schlom
,
J. H.
Haeni
,
J.
Lettieri
,
C. D.
Theis
,
W.
Tian
,
J. C.
Jiang
, and
X. Q.
Pan
,
Mater. Sci. Eng., B
87
,
282
(
2001
).
17.
C. D.
Theis
and
D. G.
Schlom
,
J. Cryst. Growth
174
,
473
(
1997
).
18.
BANDIT, k-Space Associates, Ann Arbor, MI.
19.
E. S.
Hellman
and
J. S.
Harris
,
J. Cryst. Growth
81
,
38
(
1987
).
20.
H. S.
Craft
,
J. F.
Ihlefeld
,
M. D.
Losego
,
R.
Collazo
,
Z.
Sitar
, and
J. P.
Maria
,
Appl. Phys. Lett.
88
,
212906
(
2006
).
21.
W.
Tian
,
V.
Vaithyanathan
,
D. G.
Schlom
,
Q.
Zhan
,
S. Y.
Yang
,
Y. H.
Chu
, and
R.
Ramesh
,
Appl. Phys. Lett.
90
,
172908
(
2007
).
22.
M. A.
Eisa
,
M. F.
Abadir
, and
A. M.
Gadalla
,
Trans. J. Br. Ceram. Soc.
79
,
100
(
1980
).
23.
R. L.
Holman
,
Ferroelectrics
14
,
675
(
1976
).
24.
A. I.
Ivashchenko
,
F. Y.
Kopanskaya
, and
G. S.
Kuzmenko
,
J. Phys. Chem. Solids
45
,
871
(
1984
).
25.
S.
Shirasaki
,
Solid State Commun.
9
,
1217
(
1971
).
26.
T.
Zhao
,
A.
Scholl
,
F.
Zavaliche
,
K.
Lee
,
M.
Barry
,
A.
Doran
,
M. P.
Cruz
,
Y. H.
Chu
,
C.
Ederer
,
N. A.
Spaldin
,
R. R.
Das
,
D. M.
Kim
,
S. H.
Baek
,
C. B.
Eom
, and
R.
Ramesh
,
Nat. Mater.
5
,
823
(
2006
).
27.
C.
Ederer
and
N. A.
Spaldin
,
Phys. Rev. B
71
,
060401
(
2005
).
You do not currently have access to this content.