(001)-oriented BiFeO3 (BFO) thin films were grown on SrxCa1−xRuO3- (SCRO; x = 1, 0.67, 0.33, 0) buffered SrTiO3 (001) substrates using pulsed laser deposition. The microstructural, electrical, ferroelectric, and piezoelectric properties of the thin films were considerably affected by the buffer layers. The interface between the BFO films and the SCRO-buffer layer was found to play a dominant role in determining the electrical and piezoelectric behaviors of the films. We found that films grown on SrRuO3-buffer layers exhibited minimal electrical leakage while films grown on Sr0.33Ca0.67RuO3-buffer layers had the largest piezoelectric response. The origin of this difference is discussed.
REFERENCES
1.
J.
Wang
et al., Science
299
, 1719
(2003
).2.
A.
Stroppa
and S.
Picozzi
, Phys. Chem. Chem. Phys.
12
, 5405
(2010
).3.
S. Y.
Yang
, J.
Seidel
, S. J.
Byrnes
, P.
Shafer
, C. H.
Yang
, M. D.
Rossell
, P.
Yu
, Y. H.
Chu
, J. F.
Scott
, J. W.
Ager
III, L. W.
Martin
, and R.
Ramesh
, Nat. Nanotechnol.
5
, 143
(2010
).4.
S. Y.
Yang
, L. W.
Martin
, S. J.
Byrnes
, T. E.
Conry
, S. R.
Basu
, D.
Paran
, L.
Reichertz
, J.
Ihlefeld
, C.
Adamo
, A.
Melville
, Y. H.
Chu
, C. H.
Yang
, J. L.
Musfeldt
, D. G.
Schlom
, J. W.
Ager
III, and R.
Ramesh
, Appl. Phys. Lett.
95
, 062909
(2009
).5.
W.
Ji
, K.
Yao
, and Y. C.
Liang
, Adv. Mater.
22
, 1763
(2010
).6.
R. K.
Katiyar
, A.
Kumar
, G.
Morell
, J. F.
Scott
, and R. S.
Katiyar
, Appl. Phys. Lett.
99
, 092906
(2011
).7.
G.
Catalan
, J.
Seidel
, R.
Ramesh
, and J. F.
Scott
, Rev. Mod. Phys.
84
, 119
(2012
).8.
G. L.
Yuan
, S. W.
Or
, Y. P.
Wang
, Z. G.
Liu
, and J. M.
Liu
, Solid State Commun.
138
, 76
(2006
).9.
I.
Sosnowska
, M.
Loewenhaupt
, W. I. F.
David
, and R. M.
Ibberson
, Physica B
180–181
, 117
(1992
).10.
V. R.
Palkar
, D. C.
Kundaliya
, S. K.
Malik
, and S.
Bhattacharya
, Phys. Rev. B
69
, 212102
(2004
).11.
T.-J.
Park
, G. C.
Papaefthymiou
, A. J.
Viescas
, A. R.
Moodenbaugh
, and S. S.
Wong
, Nano Lett.
7
, 766
(2007
).12.
J. X.
Zhang
et al., Phys. Rev. Lett.
107
, 147602
(2011
).13.
J. X.
Zhang
et al., Nat. Nanotechnol.
6
, 98
(2011
).14.
R. K.
Vasudevan
, Y.
Liu
, J.
Li
, W.-I.
Liang
, A.
Kumar
, S.
Jesse
, Y.-C.
Chen
, Y.-H.
Chu
, V.
Nagarajan
, and S. V.
Kalinin
, Nano Lett.
11
, 3346
(2011
).15.
J.
Kreisel
, P.
Jadhav
, O.
Chaix-Pluchery
, M.
Varela
, N.
Dix
, F.
Sánchez
, and J.
Fontcuberta
, J. Phys.: Condens. Matter
23
, 342202
(2011
).16.
C. B.
Eom
et al., Science
258
, 1766
(1992
).17.
X. G.
Tang
, H. Y.
Tian
, J.
Wang
, K. H.
Wong
, and H. L. W.
Chan
, Appl. Phys. Lett.
89
, 142911
(2006
).18.
R. J.
Zeches
et al., Science
326
, 977
(2009
).19.
H. W.
Jang
et al., Phys. Rev. Lett.
101
, 107602
(2008
).20.
S. K.
Singh
, N.
Menou
, H.
Funakubo
, K.
Maruyama
, and H.
Ishiwara
, Appl. Phys. Lett.
90
, 242914
(2007
).21.
Y.-H.
Lee
, C.-S.
Liang
, and J.-M.
Wu
, Electrochem. Solid-State Lett.
8
(11
), F55
(2005
).22.
S. M.
Selbach
, M.-A.
Einarsrud
, and T.
Grande
, Chem. Mater.
21
, 169
(2009
).23.
M. S.
Bernardo
, T.
Jardiel
, M.
Peiteado
, A. C.
Caballero
, and M.
Villegas
, J. Eur. Ceram. Soc.
31
, 3047
(2011
).24.
H. O.
Rodrigues
, G. F. M.
Pires
, Jr., J. S.
Almeida
, E. O.
Sancho
, A. C.
Ferreira
, M. A. S.
Silva
, and A. S. B.
Sombra
, J. Phys. Chem. Solids
71
, 1329
(2010
).25.
P.
Chaudhari
, J. Vac. Sci. Technol.
9
, 520
(1971
).26.
H.-C.
Lee
and D.-S.
Tsai
, J. Mater. Sci.
38
, 2633
(2003
);K.
Gurunathan
, N.
Vyawahare
, and D. P.
Amalnerkar
, J. Mater. Sci.: Materials in Electronics
16
, 47
(2005
).27.
P.
Maksymovych
, M.
Pan
, P.
Yu
, R.
Ramesh
, A. P.
Baddorf
, and S. V.
Kalinin
, Nanotechnology
22
, 254031
(2011
);
[PubMed]
P.
Maksymovych
, S.
Jesse
, P.
Yu
, R.
Ramesh
, A. P.
Baddorf
, and S. V.
Kalinin
, Science
324
, 1421
(2009
).
[PubMed]
28.
V. M.
Voora
, T.
Hofmann
, M.
Brandt
, M.
Lorenz
, M.
Grundmann
, N.
Ashkenov
, and M.
Schubert
, Appl. Phys. Lett.
94
, 142904
(2009
).29.
J.
Wu
and J.
Wang
, J. Appl. Phys.
108
, 034102
(2010
).30.
J.
Wu
, J.
Wang
, D.
Xiao
, and J.
Zhu
, AIP Adv.
1
, 022138
(2011
).31.
G. W.
Pabst
, L. W.
Martin
, Y.-H.
Chu
, and R.
Ramesh
, Appl. Phys. Lett.
90
, 072902
(2007
).32.
H.
Yang
, M.
Jain
, N. A.
Suvorova
, H.
Zhou
, H. M.
Luo
, D. M.
Feldmann
, P. C.
Dowden
, R. F.
DePaula
, S. R.
Foltyn
, and Q. X.
Jia
, Appl. Phys. Lett.
91
, 072911
(2007
).33.
T.
Choi
, S.
Lee
, Y. J.
Choi
, V.
Kiryukhin
, and S. W.
Cheong
, Science
324
, 63
(2009
).34.
F.-C.
Chiu
, C.-Y.
Lee
, and T.-M.
Pan
, J. Appl. Phys.
105
, 074103
(2009
).35.
A. J.
Campbell
, D. D. C.
Bradley
, and D. G.
Lidzey
, J. Appl. Phys.
82
, 6326
(1997
).36.
Y.
Watanabe
, Phys. Rev. B
59
, 11257
(1999
).37.
C. H.
Ahn
et al., Science
276
, 1100
(1997
); C. H.
Ahn
et al., Appl. Phys. Lett.
70
, 206
(1997
); E. M.
Bourim
, S.
Park
, X.
Liu
, K. P.
Biju
, H.
Hwang
, and A.
Ignatiev
, Electrochem. Solid-State Lett.
14
(5
), H225
(2011
).38.
C.
Wang
, K.-J.
Jin
, Z.-T.
Xu
, L.
Wang
, C.
Ge
, H.-B.
Lu
, H.-Z.
Guo
, M.
He
, and G.-Z.
Yang
, Appl. Phys. Lett.
98
, 192901
(2011
).39.
Y.
Watanabe
, Appl. Phys. Lett.
66
, 28
(1995
).40.
A.
Beck
, J. G.
Bednorz
, Ch.
Gerber
, C.
Rossel
, and D.
Widmer
, Appl. Phys. Lett.
77
, 139
(2000
).41.
D.
Lee
, S. H.
Baek
, T. H.
Kim
, J. G.
Yoon
, C. M.
Folkman
, C. B.
Eom
, and T. W.
Noh
, Phys. Rev. B
84
, 125305
(2011
).42.
E. A.
Silinsh
, Phys. Status Solidi A
3
, 817
(1970
).© 2012 American Institute of Physics.
2012
American Institute of Physics
You do not currently have access to this content.
