We describe a transmission-electron-microscopy study of the ferroelectric domains in an epitaxial Pb(Zr0.2Ti0.8)O3 (PZT) film grown on La0.7Sr0.3MnO3/SrTiO3(001). We directly observe the pinning of 90° domain walls by pairs of misfit dislocations, respectively, with Burgers vectors a [100] and a [001]. Model calculations based on the elastic theory confirm our finding that, in addition to the depolarization field surrounding the dislocation, the strain field of misfit dislocation-pairs plays the primary role in the formation and pinning of a domains.

1.
W. L.
Brown
, U.S. patent 2,791,759 (
May 7 1957
).
2.
R. A.
McKee
,
F. J.
Walker
, and
M. F.
Chisholm
,
Science
293
,
468
(
2001
).
3.
S.
Mathews
,
R.
Ramesh
,
T.
Venkatesan
, and
J.
Benedetto
,
Science
276
,
238
(
1997
).
4.
C. A. F.
Vaz
,
J.
Hoffman
,
Y.
Segal
,
J. W.
Reiner
,
R. D.
Grober
,
Z.
Zhang
,
C. H.
Ahn
, and
F. J.
Walker
,
Phys. Rev. Lett.
104
,
127202
(
2010
).
5.
V.
Nagarajan
,
I. G.
Jenkins
,
S. P.
Alpay
,
S.
Aggarwal
,
L.
Salamanca-Riba
,
A. L.
Roytburd
, and
R.
Ramesh
,
J. Appl. Phys.
86
,
595
(
1999
).
6.
B. S.
Kwak
,
A.
Erbil
,
J. D.
Budai
,
M. F.
Chisholm
,
L. A.
Boatner
, and
B. J.
Wilkens
,
Phys. Rev. B
49
,
14865
(
1994
).
7.
C. S.
Ganpule
,
V.
Nagarajan
,
H.
Li
,
A. S.
Ogale
,
D. E.
Steinhauer
,
S.
Aggarwal
,
E.
Williams
,
R.
Ramesh
, and
P. D.
Wolf
,
Appl. Phys. Lett.
77
,
292
(
2000
).
8.
D.
Su
,
J. S.
Zhu
,
Q. Y.
Xu
, and
Y. N.
Wang
,
J. Appl. Phys.
93
,
4784
(
2003
).
9.
D.
Su
,
Y.
Ding
,
J. S.
Zhu
,
Y. Y.
Yao
,
P.
Bao
,
J. S.
Liu
, and
Y. N.
Wang
,
J. Phys.: Condens. Matter.
16
,
4549
(
2004
).
10.
V.
Nagarajan
,
A.
Roytburd
,
A.
Stanishevsky
,
S.
Prasertchoung
,
T.
Zhao
,
L.
Chen
,
J.
Melngailis
,
O.
Auciello
, and
R.
Ramesh
,
Nature Mater.
2
,
43
(
2003
).
11.
G. L.
Rhun
,
I.
Vrejoiu
, and
M.
Alexe
,
Appl. Phys. Lett.
90
,
012908
(
2007
).
12.
M.
Kohli
,
P.
Muralt
, and
N.
Setter
,
Appl. Phys. Lett.
72
,
3217
(
1998
).
13.
C. A. F.
Vaz
,
Y.
Segal
,
J.
Hoffman
,
F. J.
Walker
, and
C. H.
Ahn
,
J. Vac. Sci. Technol. B
28
,
C5A6
(
2010
).
14.
I. B.
Misirlioglu
,
A. L.
Vasiliev
,
S. P.
Alpay
,
M.
Aindow
, and
R.
Ramesh
,
J. Mater. Sci.
41
,
L697
(
2006
).
15.
M.
Arredondo
,
Q. M.
Ramasse
,
M.
Weyland
,
R.
Mahjoub
,
I.
Vrejoiu
,
D.
Hesse
,
N. D.
Browning
,
M.
Alexe
,
P.
Munroe
, and
V.
Nagarajan
,
Adv. Mater.
22
,
2430
(
2010
).
16.
Z.
Zhang
,
W.
Sigle
,
W.
Kurtz
, and
M.
Ruhle
,
Phys. Rev.
66
,
214112
(
2002
).
17.
C. L.
Jia
,
S. B.
Mi
,
K.
Urban
,
I.
Vrejoiu
,
M.
Alexe
, and
D.
Hesse
,
Phys. Rev. Lett.
102
,
117601
(
2009
).
18.
J. S.
Speck
and
W.
Pompe
,
J. Appl. Phys.
76
,
466
(
1994
).
19.
J. W.
Matthews
,
J. Vac. Sci. Technol.
12
,
126
(
1975
).
20.
J. P.
Hirth
and
J.
Lothe
,
Theory of Dislocations
, 2nd ed. (
John Wiley and Sons, Inc.
,
New York
,
1982
), pp.
43
and 76.
21.
X.
Zheng
,
J.
Li
, and
Y.
Zhou
,
Acta Mater.
52
,
3313
(
2004
).
22.
H. N.
Al-Shareef
,
D.
Dimos
,
T. J.
Boyle
,
W. L.
Warren
, and
B. A.
Tuttle
,
Appl. Phys. Lett.
68
,
690
(
1996
).
23.
D. A.
Muller
,
N.
Nakagawa
,
A.
Ohtomo
,
J. L.
Grazul
, and
H. Y.
Hwang
,
Nature
430
,
657
(
2004
).
24.
V.
Anbusathaiah
,
D.
Kan
,
F. C.
Kartawidjaja
,
R.
Mahjoub
,
M. A.
Arredondo
,
S.
Wicks
,
I.
Takeuchi
,
J.
Wang
, and
V.
Nagarajan
,
Adv. Mater.
21
,
3497
(
2009
).
You do not currently have access to this content.