We explore the frequency-dependent relative permittivity of Ruddlesden–Popper series Srn+1TinO3n+1(n=1,2,3) thin films as a function of temperature and dc electric field. Interdigitated capacitors and coplanar waveguides were used to extract the frequency response from 500 Hz to 40 GHz. At room temperature, the in-plane relative permittivities (ϵ11) obtained for Srn+1TinO3n+1(n=1,2,3) were 42±3, 54±3, and 77±2, respectively, and were independent of frequency. At low temperatures, ϵ11 increases and electric field tunability develops in Sr4Ti3O10.

1.
S. N.
Ruddlesden
and
P.
Popper
,
Acta Crystallogr.
10
,
538
(
1957
);
S. N.
Ruddlesden
and
P.
Popper
,
Acta Crystallogr.
11
,
54
(
1958
).
2.
C. J.
Fennie
and
K. M.
Rabe
,
Phys. Rev. B
68
,
184111
(
2003
).
3.
D.
Music
and
J. M.
Schneider
,
J. Phys.: Condens. Matter
20
,
195203
(
2008
).
4.
C.
Noguera
,
Philos. Mag. Lett.
80
,
173
(
2000
).
5.
P. L.
Wise
,
I. M.
Reaney
,
W. E.
Lee
,
D. M.
Iddles
,
D. S.
Cannell
, and
T. J.
Price
,
J. Mater. Res.
17
,
2033
(
2002
).
6.
P. L.
Wise
,
I. M.
Reaney
,
T. J.
Price
,
W. E.
Lee
,
D. M.
Iddles
, and
D. S.
Cannell
,
J. Eur. Ceram. Soc.
21
,
2629
(
2001
).
7.
S.
Kamba
,
P.
Samoukhina
,
F.
Kadlec
,
J.
Pokorny
,
J.
Petzelt
,
I. M.
Reaney
, and
P. L.
Wise
,
J. Eur. Ceram. Soc.
23
,
2639
(
2003
).
8.
J. H.
Sohn
,
Y.
Inaguma
,
M.
Itoh
, and
T.
Nakamura
,
Mater. Sci. Eng., B
41
,
50
(
1996
).
9.
S.
Madhavan
,
D. G.
Schlom
,
A.
Dabkowski
,
H.
Dabkowska
, and
Y.
Liu
,
Appl. Phys. Lett.
68
,
559
(
1996
).
10.
Y.
Konishi
,
T.
Kimura
,
M.
Izumi
,
M.
Kawasaki
, and
Y.
Tokura
,
Appl. Phys. Lett.
73
,
3004
(
1998
).
11.
Y.
Jia
,
M. A.
Zurbuchen
,
S.
Wozniak
,
A. H.
Carim
,
D. G.
Schlom
,
L. N.
Zou
,
S.
Briczinski
, and
Y.
Liu
,
Appl. Phys. Lett.
74
,
3830
(
1999
).
12.
Y.
Iwazaki
,
T.
Suzuki
,
S.
Sekiguchi
, and
M.
Fujimoto
,
Jpn. J. Appl. Phys., Part 2
38
,
L1443
(
1999
).
13.
J. H.
Haeni
,
C. D.
Theis
,
D. G.
Schlom
,
W.
Tian
,
X. Q.
Pan
,
H.
Chang
,
I.
Takeuchi
, and
X. -D.
Xiang
,
Appl. Phys. Lett.
78
,
3292
(
2001
).
14.
W.
Tian
,
J. H.
Haeni
,
D. G.
Schlom
,
E.
Hutchinson
,
B. L.
Sheu
,
M. M.
Rosario
,
P.
Schiffer
,
Y.
Liu
,
M. A.
Zurbuchen
, and
X. Q.
Pan
,
Appl. Phys. Lett.
90
,
022507
(
2007
).
15.
M.
Burriel
,
G.
Garcia
,
M. D.
Rossell
,
A.
Figueras
,
G.
Van Tendeloo
, and
J.
Santiso
,
Chem. Mater.
19
,
4056
(
2007
).
16.
K.
Shibuya
,
S.
Mi
,
C. -L.
Jia
,
P.
Meuffels
, and
R.
Dittmann
,
Appl. Phys. Lett.
92
,
241918
(
2008
).
17.
M.
Okude
,
A.
Ohtomo
,
T.
Kita
, and
M.
Kawasaki
,
Appl. Phys. Express
1
,
081201
(
2008
).
18.
D.
Noujni
,
S.
Kamba
,
A.
Pashkin
,
V.
Bovtun
,
J.
Petzelt
,
A. K.
Axelsson
,
N. M.
Alford
,
P. L.
Wise
, and
I. M.
Reaney
,
Integr. Ferroelectr.
62
,
199
(
2004
).
19.
C. J.
Fennie
and
K. M.
Rabe
,
Phys. Rev. B
71
,
100102
(
2005
).
20.
J.
Mateu
,
J. C.
Booth
, and
S. A.
Schima
,
IEEE Trans. Microwave Theory Tech.
55
,
391
(
2007
).
21.
S. W.
Liu
,
Y.
Lin
,
J.
Weaver
,
W.
Donner
,
X.
Chen
,
C. L.
Chen
,
J. C.
Jiang
,
E. I.
Meletis
, and
A.
Bhalla
,
Appl. Phys. Lett.
85
,
3202
(
2004
).
22.
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
).
23.
M. D.
Janezic
,
D. F.
Williams
,
V.
Blaschke
,
A.
Karamcheti
, and
C. S.
Chang
,
IEEE Trans. Microwave Theory Tech.
51
,
132
(
2003
).
24.
C.
Gao
,
B.
Hu
,
I.
Takeuchi
,
K. S.
Chang
,
X. D.
Xiang
, and
G.
Wang
,
Meas. Sci. Technol.
16
,
248
(
2005
).
25.
J. C.
Booth
,
N. D.
Orloff
,
J.
Mateu
, and
I.
Takeuchi
, in
Ferroelectric Thin Films at Microwave Frequencies
, edited by
T.
Jackson
(
Research Signpost
,
Kerala, India
,
2008
).
26.
N.
Orloff
,
J.
Mateu
,
M.
Murakami
,
J. C.
Booth
, and
I.
Takeuchi
,
2007 International Microwave Symposium
(
IEEE
,
Piscataway, NJ
,
2007
), pp.
1177
1180
.
27.
R. B.
Marks
,
IEEE Trans. Microwave Theory Tech.
39
,
1205
(
1991
).
28.
T. E.
Harrington
,
J.
Wosik
, and
S.
Long
,
IEEE Trans. Appl. Supercond.
7
,
1861
(
1997
).
29.
R.
Schwab
,
R.
Sporl
,
P.
Severloh
,
R.
Heidinger
, and
J.
Halbritter
, in
Applied Superconductivity 1997: Proceedings of EUCAS 1997 Third European Conference on Applied Superconductivity
, edited by
H.
Rogalla
and
D. H. A.
Blank
(
Institute of Physics
,
Bristol
,
1997
), pp.
61
64
.
30.
S. C.
Tidrow
,
A.
Tauber
,
W. D.
Wilber
,
R. T.
Lareau
,
C. D.
Brandle
, and
G. W.
Berkstresser
,
A. J.
VenGraitis
,
D. M.
Potrepka
,
J. I.
Budnick
, and
J. Z.
Wu
,
IEEE Trans. Appl. Supercond.
7
,
1766
(
1997
).
31.
J.
Hemberger
,
P.
Lunkenheimer
,
R.
Viana
,
R.
Bohmer
, and
A.
Loidl
,
Phys. Rev. B
52
,
13159
(
1995
).
32.
A. A.
Sirenko
,
I. A.
Akimov
,
J. R.
Fox
,
A. M.
Clark
,
H. C.
Li
,
W. D.
Si
, and
X. X.
Xi
,
Phys. Rev. Lett.
82
,
4500
(
1999
).
33.
G.
Kresse
and
J.
Hafner
,
Phys. Rev. B
47
,
558
(
1993
);
G.
Kresse
and
J.
Furthmüller
,
Phys. Rev. B
54
,
11169
(
1996
).
34.
P. E.
Blöchl
,
Phys. Rev. B
50
,
17953
(
1994
);
G.
Kresse
and
D.
Joubert
,
Phys. Rev. B
59
,
1758
(
1999
).
35.
Bilbao Crystallographic Server, http://www.cryst.ehu.es.
36.
H. T.
Stokes
and
D. M.
Hatch
, ISOTROPY software and documentation are available over the internet at http://stokes.byu.edu/isotropy.html.
37.
R. D.
King-Smith
and
D.
Vanderbilt
,
Phys. Rev. B
47
,
1651
(
1993
).
You do not currently have access to this content.