We report substantially reduced fatigue and electrical leakage in membranes fabricated by releasing epitaxial (001) films from the Si substrates on which they were grown. Fatigue-free switching behavior of up to was observed for membranes with Pt top electrodes, while as-grown films break down at . This is attributed to the low coercive field of membranes and their being free from substrate clamping. In contrast, (111) films exhibit significant fatigue at the same electric field. Epitaxial (001) membranes with low coercive field are very promising for lead-free ferroelectric memory and magnetoelectric devices.
REFERENCES
1.
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
).2.
J. F.
Li
, J.
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.
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
).4.
D.
Lebeugle
, D.
Colson
, A.
Forget
, and M.
Viret
, Appl. Phys. Lett.
91
, 022907
(2007
).5.
J.
Wang
, H.
Zheng
, Z.
Ma
, S.
Prasertchoung
, M.
Wuttig
, R.
Droopad
, J.
Yu
, K.
Eisenbeiser
, and R.
Ramesh
, Appl. Phys. Lett.
85
, 2574
(2004
).6.
R.
Ramesh
and N. A.
Spaldin
, Nat. Mater.
6
, 21
(2007
).7.
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
).8.
Y.-H.
Chu
, L. W.
Martin
, M. B.
Holcomb
, and R.
Ramesh
, Mater. Today
10
, 16
(2007
).9.
L. V.
Goncharova
, D. G.
Starodub
, E.
Garfunkel
, T.
Gustafsson
, V.
Vaithyanathan
, J.
Lettieri
, and D. G.
Schlom
, J. Appl. Phys.
100
, 014912
(2006
).10.
C. B.
Eom
, R. J.
Cava
, R. M.
Fleming
, J. M.
Phillips
, R. B.
Vandover
, J. H.
Marshall
, J. W. P.
Hsu
, J. J.
Krajewski
, and W. F.
Peck
, Science
258
, 1766
(1992
).11.
C. B.
Eom
, R. B.
Vandover
, J. M.
Phillips
, D. J.
Werder
, J. H.
MarshallL
, C. H.
Chen
, R. J.
Cava
, R. M.
Fleming
, and D. K.
Fork
, Appl. Phys. Lett.
63
, 2570
(1993
).12.
H. W.
Jang
, S. H.
Baek
, D.
Ortiz
, C. M.
Folkman
, R. R.
Das
, Y. H.
Chu
, P.
Shafer
, J. X.
Zhang
, S.
Choudhury
, V.
Vaithyanathan
, Y. B.
Chen
, X. Q.
Pan
, D. G.
Schlom
, L. Q.
Chen
, R.
Ramesh
, and C. B.
Eom
(unpublished).13.
F.
Zavaliche
, P.
Shafer
, R.
Ramesh
, M. P.
Cruz
, R. R.
Das
, D. M.
Kim
, and C. B.
Eom
, Appl. Phys. Lett.
87
, 252902
(2005
).14.
H. N.
Alshareef
, A. I.
Kingon
, X.
Chen
, K. R.
Bellur
, and O.
Auciello
, J. Mater. Res.
9
, 2968
(1994
).15.
V.
Bornand
, S.
Trolier-McKinstry
, K.
Takemura
, and C. A.
Randall
, J. Appl. Phys.
87
, 3965
(2000
).16.
J. F.
Scott
and M.
Dawber
, Appl. Phys. Lett.
76
, 3801
(2000
).17.
C. P.
de Araujo
, J.
Cuchiaro
, L.
McMillan
, M.
Scott
, and J.
Scott
, Nature (London)
374
, 627
(1995
).18.
B. H.
Park
, B. S.
Kang
, S. D.
Bu
, T. W.
Noh
, J.
Lee
, and W.
Jo
, Nature (London)
401
, 682
(1999
).19.
X.
Qi
, J.
Dho
, R.
Tomov
, M. G.
Blamire
, and J. L.
MacManus-Driscoll
, Appl. Phys. Lett.
86
, 062903
(2005
).20.
F.
Niklausa
, G.
Stemme
, J.-Q.
Lu
, and R. J.
Gutmann
, J. Appl. Phys.
99
, 031101
(2006
).© 2008 American Institute of Physics.
2008
American Institute of Physics
You do not currently have access to this content.