We investigated the influence of dislocations, located at the interface of a ferroelectric film and its underlying substrate, on the ferroelectric hysteresis loop including the remanent polarization and coercive field using phase-field simulations. We considered epitaxial ferroelectric films and found that the hysteresis loop is strongly dependent on the type and density of interfacial dislocations. The dislocations that stabilize multiple ferroelectric variants and domains reduce the coercive field, and consequently, the corresponding remanent polarization also decreases.
REFERENCES
1.
2.
J. F.
Scott
and C. A. P.
Dearaujo
, Science
246
, 1400
(1989
).3.
C. M.
Foster
, G. R.
Bai
, R.
Csencsits
, J.
Vetrone
, R.
Jammy
, L. A.
Wills
, E.
Carr
, and J.
Amano
, J. Appl. Phys.
81
, 2349
(1997
).4.
M. B.
Kelman
, P. C.
McIntyre
, B. C.
Hendrix
, S. M.
Bilodeau
, and J. F.
Roeder
, J. Appl. Phys.
93
, 9231
(2003
).5.
K. S.
Lee
, Y. K.
Kim
, S.
Baik
, J.
Kim
, and I. S.
Jung
, Appl. Phys. Lett.
79
, 2444
(2001
).6.
T.
Oikawa
, M.
Aratani
, H.
Funakubo
, K.
Saito
, and M.
Mizuhira
, J. Appl. Phys.
95
, 3111
(2004
).7.
M.
Klee
, R.
Eusemann
, R.
Waser
, W.
Brand
, and H.
Vanhal
, J. Appl. Phys.
72
, 1566
(1992
).8.
H. B.
Sharma
and A.
Mansingh
, J. Phys. D
31
, 1527
(1998
).9.
R.
Kullmer
, Appl. Phys. A: Mater. Sci. Process.
65
, 273
(1997
).10.
K.
Lee
and S.
Baik
, Annu. Rev. Mater. Res.
36
, 81
(2006
).11.
N.
Setter
, D.
Damjanovic
, L.
Eng
, G.
Fox
, S.
Gevorgian
, S.
Hong
, A.
Kingon
, H.
Kohlstedt
, N. Y.
Park
, G. B.
Stephenson
, I.
Stolitchnov
, A. K.
Taganstev
, D. V.
Taylor
, T.
Yamada
, and S.
Streiffer
, J. Appl. Phys.
100
, 051606
(2006
).12.
V.
Nagarajan
, C. L.
Jia
, H.
Kohlstedt
, R.
Waser
, I. B.
Misirlioglu
, S. P.
Alpay
, and R.
Ramesh
, Appl. Phys. Lett.
86
, 192910
(2005
).13.
J. P.
Gong
, M.
Kawasaki
, K.
Fujito
, U.
Tanaka
, N.
Ishizawa
, M.
Yoshimoto
, H.
Koinuma
, M.
Kumagai
, K.
Hirai
, and K.
Horiguchi
, Jpn. J. Appl. Phys., Part 2
32
, L687
(1993
).14.
R.
Beanland
, D. J.
Dunstan
, and P. J.
Goodhew
, Adv. Phys.
45
, 87
(1996
).15.
H. P.
Sun
, W.
Tian
, X. Q.
Pan
, J. H.
Haeni
, and D. G.
Schlom
, Appl. Phys. Lett.
84
, 3298
(2004
).16.
I. B.
Misirlioglu
, A. L.
Vasiliev
, S. P.
Alpay
, M.
Aindow
, and R.
Ramesh
, J. Mater. Sci.
41
, 697
(2006
).17.
M. W.
Chu
, I.
Szafraniak
, R.
Scholz
, C.
Harnagea
, D.
Hesse
, M.
Alexe
, and U.
Gosele
, Nature Mater.
3
, 87
(2004
).18.
H. J.
Gao
, C. L.
Chen
, B.
Rafferty
, S. J.
Pennycook
, G. P.
Luo
, and C. W.
Chu
, Appl. Phys. Lett.
75
, 2542
(1999
).19.
I.
Vrejoiu
, G.
Le Rhun
, N. D.
Zakharov
, D.
Hesse
, L.
Pintilie
, and M.
Alexe
, Philos. Mag.
86
, 4477
(2006
).20.
K. J.
Choi
, M.
Biegalski
, Y. L.
Li
, A.
Sharan
, J.
Schubert
, R.
Uecker
, P.
Reiche
, Y. B.
Chen
, X. Q.
Pan
, V.
Gopalan
, L. Q.
Chen
, D. G.
Schlom
, and C. B.
Eom
, Science
306
, 1005
(2004
).21.
D. A.
Tenne
, A.
Bruchhausen
, N. D.
Lanzillotti-Kimura
, A.
Fainstein
, R. S.
Katiyar
, A.
Cantarero
, A.
Soukiassian
, V.
Vaithyanathan
, J. H.
Haeni
, W.
Tian
, D. G.
Schlom
, K. J.
Choi
, D. M.
Kim
, C. B.
Eom
, H. P.
Sun
, X. Q.
Pan
, Y. L.
Li
, L. Q.
Chen
, Q. X.
Jia
, S. M.
Nakhmanson
, K. M.
Rabe
, and X. X.
Xi
, Science
313
, 1614
(2006
).22.
Y. L.
Li
and L. Q.
Chen
, Appl. Phys. Lett.
88
, 072905
(2006
).23.
S. Y.
Hu
, Y. L.
Li
, and L. Q.
Chen
, J. Appl. Phys.
94
, 2542
(2003
).24.
25.
26.
S. Y.
Hu
and L. Q.
Chen
, Acta Mater.
52
, 3069
(2004
).27.
Y. U.
Wang
, Y. M.
Jin
, A. M.
Cuitino
, and A. G.
Khachaturyan
, Acta Mater.
49
, 1847
(2001
).28.
29.
A. G.
Khachaturyan
, Theory of Structural Transformation in Solids
(Wiley
, New York
, 1983
).30.
A. N.
Stroh
, J. Math. Phys.
41
, 77
(1962
).31.
T. C. T.
Ting
, Anisotropic Elasticity: Theory and Applications
(Oxford University Press
, New York
, 1996
).32.
Y. L.
Li
, S. Y.
Hu
, Z. K.
Liu
, and L. Q.
Chen
, Acta Mater.
50
, 395
(2002
).33.
D. J.
Kim
, J. Y.
Jo
, Y. S.
Kim
, Y. J.
Chang
, J. S.
Lee
, J. G.
Yoon
, T. K.
Song
, and T. W.
Noh
, Phys. Rev. Lett.
95
, 237602
(2005
).34.
A. M.
Bratkovsky
and A. P.
Levanyuk
, Appl. Phys. Lett.
89
, 253108
(2006
).35.
L. Q.
Chen
and J.
Shen
, Comput. Phys. Commun.
108
, 147
(1998
).36.
H.
Nakazawa
, H.
Yamane
, and T.
Hirai
, Jpn. J. Appl. Phys., Part 1
30
, 2200
(1991
).37.
K.
Nashimoto
, D. K.
Fork
, F. A.
Ponce
, and J. C.
Tramontana
, Jpn. J. Appl. Phys., Part 1
32
, 4099
(1993
).38.
H. A.
Lu
, L. A.
Wills
, and B. W.
Wessels
, Appl. Phys. Lett.
64
, 2973
(1994
).39.
S.
Tsunekawa
, T.
Fukuda
, T.
Ozaki
, Y.
Yoneda
, and H.
Terauchi
, Appl. Phys. Lett.
71
, 1486
(1997
).40.
V.
Srikant
, E. J.
Tarsa
, D. R.
Clarke
, and J. S.
Speck
, J. Appl. Phys.
77
, 1517
(1995
).41.
, , , , , , , , , , , , , , (in Systeme International units and in ).
42.
Y. L.
Li
, L. E.
Cross
, and L. Q.
Chen
, J. Appl. Phys.
98
, 064101
(2005
).43.
44.
D.
Berlincourt
and H.
Jaffe
, Phys. Rev.
111
, 143
(1958
).45.
T.
Yamada
, J. Appl. Phys.
43
, 328
(1972
).© 2008 American Institute of Physics.
2008
American Institute of Physics
You do not currently have access to this content.