Strain-driven phase transitions and related intrinsic polarization, dielectric, and piezoelectric properties for single-domain films were studied for BiFeO3 using phenomenological Landau–Devonshire theory. A stable and mixed structure between tetragonal and rhombohedral-like (monoclinic) phases is predicted at a compressive misfit strain of um=0.0382 without an energy barrier. For a tensile misfit strain of um=0.0272, another phase transition between the monoclinic and orthorhombic phases was predicted with sharply high dielectric and piezoelectric responses.

1.
H.
Fu
and
R. E.
Cohen
,
Nature (London)
403
,
281
(
2000
).
2.
B.
Noheda
,
D. E.
Cox
,
G.
Shirane
,
J.
Gao
, and
Z. G.
Ye
,
Phys. Rev. B
66
,
054104
(
2002
).
3.
L.
Bellaiche
,
A.
García
, and
D.
Vanderbilt
,
Phys. Rev. Lett.
84
,
5427
(
2000
).
4.
D. -J.
Kim
,
J. -P.
Maria
,
A. I.
Kingon
, and
S. K.
Streiffer
,
J. Appl. Phys.
93
,
5568
(
2003
).
5.
H.
Béa
,
B.
Dupe
,
S.
Fusil
,
R.
Mattana
,
E.
Jacquet
,
B.
Warot-Fonrose
,
F.
Wilhelm
,
A.
Rogalev
,
S.
Petit
,
V.
Cros
,
A.
Anane
,
F.
Petroff
,
K.
Bouzehouane
,
G.
Geneste
,
B.
Dkhil
,
S.
Lisenkov
,
I.
Ponomareva
,
L.
Bellaiche
,
M.
Bibes
, and
A.
Barthelemy
,
Phys. Rev. Lett.
102
,
217603
(
2009
).
6.
G.
Catalan
and
J. F.
Scott
,
Adv. Mater. (Weinheim, Ger.)
21
,
2463
(
2009
).
7.
Y. H.
Chu
,
L. W.
Martin
,
Q.
Zhan
,
P. L.
Yang
,
M. P.
Cruz
,
K.
Lee
,
M.
Barry
,
S. Y.
Yang
, and
R.
Ramesh
,
Ferroelectrics
354
,
167
(
2007
).
8.
C.
Ederer
and
N. A.
Spaldin
,
Phys. Rev. Lett.
95
,
257601
(
2005
).
9.
A. J.
Hatt
,
N. A.
Spaldin
, and
C.
Ederer
,
Phys. Rev. B
81
,
054109
(
2010
).
10.
H.
Ma
,
L.
Chen
,
J.
Wang
,
J.
Ma
, and
F.
Boey
,
Appl. Phys. Lett.
92
,
182902
(
2008
).
11.
F.
Zavaliche
,
S. Y.
Yang
,
T.
Zhao
,
Y. H.
Chu
,
M. P.
Cruz
,
C. B.
Eom
, and
R.
Ramesh
,
Phase Transitions
79
,
991
(
2006
).
12.
R. J.
Zeches
,
M. D.
Rossell
,
J. X.
Zhang
,
A. J.
Hatt
,
Q.
He
,
C. -H.
Yang
,
A.
Kumar
,
C. H.
Wang
,
A.
Melville
,
C.
Adamo
,
G.
Sheng
,
Y. -H.
Chu
,
J. F.
Ihlefeld
,
R.
Erni
,
C.
Ederer
,
V.
Gopalan
,
L. Q.
Chen
,
D. G.
Schlom
,
N. A.
Spaldin
,
L. W.
Martin
, and
R.
Ramesh
,
Science
326
,
977
(
2009
).
13.
J. X.
Zhang
,
Y. L.
Li
,
Y.
Wang
,
Z. K.
Liu
,
L. Q.
Chen
,
Y. H.
Chu
,
F.
Zavaliche
, and
R.
Ramesh
,
J. Appl. Phys.
101
,
114105
(
2007
);
J. X.
Zhang
,
D. G.
Schlom
,
L. Q.
Chen
, and
C. B.
Eom
,
Appl. Phys. Lett.
95
,
122904
(
2009
).
14.
N. A.
Pertsev
,
A. G.
Zembilgotov
, and
A. K.
Tagantsev
,
Phys. Rev. Lett.
80
,
1988
(
1998
).
15.
J. X.
Zhang
,
B.
Xiang
,
J.
Seidel
,
R. J.
Zeches
,
P.
Yu
,
S. Y.
Yang
,
C. H.
Wang
,
Q.
He
,
Y. H.
Chu
,
L. W.
Martin
,
A.
Minor
, and
R.
Ramesh
(unpublished).
16.
J.
Ouyang
and
A. L.
Roytburd
,
Acta Mater.
54
,
5565
(
2006
).
17.
D.
Vanderbilt
and
M. H.
Cohen
,
Phys. Rev. B
63
,
094108
(
2001
).
18.
S.
Tripathi
,
D.
Pandey
,
S. K.
Mishra
, and
P. S. R.
Krishna
,
Phys. Rev. B
77
,
052104
(
2008
).
You do not currently have access to this content.