There has been significant progress on the fundamental science and technological applications of complex oxides and multiferroics. Among complex oxide thin films, barium strontium titanate (BST) has become the material of choice for room-temperature-based voltage-tunable dielectric thin films, due to its large dielectric tunability and low microwave loss at room temperature. BST thin film varactor technology based reconfigurable radio frequency (RF)/microwave components have been demonstrated with the potential to lower the size, weight, and power needs of a future generation of communication and radar systems. Low-power multiferroic devices have also been recently demonstrated. Strong magneto-electric coupling has also been demonstrated in different multiferroic heterostructures, which show giant voltage control of the ferromagnetic resonance frequency of more than two octaves. This manuscript reviews recent advances in the processing, and application development for the complex oxides and multiferroics, with the focus on voltage tunable RF/microwave components. The over-arching goal of this review is to provide a synopsis of the current state-of the-art of complex oxide and multiferroic thin film materials and devices, identify technical issues and technical challenges that need to be overcome for successful insertion of the technology for both military and commercial applications, and provide mitigation strategies to address these technical challenges.
REFERENCES
1.
P.
Cruz
, N. B.
Carvalho
, and K. A.
Remley
, IEEE Microw. Mag.
11
, 83
(2010
).2.
G. H.
Haertling
, J. Vacuum Sci. and Tech. A.
9
, 414
(1991
).3.
A. K.
Tagantsev
, V. O.
Sherman
, K. F.
Astafiev
, J.
Venkatesh
, and N.
Setter
, J. Electroceram.
11
, 5
(2003
).4.
A.
Vorobiev
, P.
Rundqvist
, K.
Khamchane
, and S.
Gevorgian
, Appl. Phys. Lett.
83
, 3144
(2003
).5.
G.
Subramanyam
, F.
Ahamed
, and R.
Biggers
, IEEE Microw. Wirel. Compon. Lett.
15
, 739
(2005
).6.
G.
Subramanyam
, F.
Ahamed
, R.
Biggers
, R.
Neidhard
, E.
Nykiel
, J.
Ebel
, R.
Strawser
, K.
Stamper
, and M.
Calcatera
, Microwave Opt. Technol. Lett.
47
(4
), 370
(2005
).7.
A.
Kozyrev
, A.
Ivanov
, T.
Samoilova
, O.
Soldatenkov
, K.
Astafiev
, and L.
Sengupta
, J. Appl. Phys.
88
, 5334
(2000
).8.
J.
Nath
, D.
Ghosh
, J. P.
Maria
, A. I.
Kingon
, W.
Fathelbab
, P. D.
Franzon
, and M. B.
Steer
, IEEE Trans. MTT
53
, 2707
(2005
).9.
B.
Acikel
, T. R.
Taylor
, P. J.
Hansen
, J. S.
Speck
, and R. A.
York
, IEEE Microw. Wirel. Compon. Lett.
12
, 237
(2002
).10.
D.
Kuylenstierna
, A.
Vorobiev
, P.
Linnér
, and S.
Gevorgian
, IEEE Trans. Microwave Theory Tech.
53
, 2164
(2005
).11.
A.
Jamil
, T. S.
Kalkur
, and N.
Cramer
, IEEE Trans. Ultrason. Ferroelectr. Freq. Control
54
, 222
(2007
).12.
H.
Jiang
, M.
Patterson
, K.
Pan
, C.
Zhang
, G.
Subramanyam
, D.
Kuhl
, K.
Leedy
, and C.
Cerny
, IEEE Trans. Antennas and Propag.
60
, 3111
(2012
).13.
B.
Acikel
, “High performance barium strontium titanate varactor technology for low cost circuit applications
,” Ph.D. Dissertation (University of California at Santa Barbara
, 2002
).14.
G.
Subramanyam
, M.
Patterson
, K.
Leedy
, R.
Neidhard
, C.
Zhang
, and G.
Steinhauer
, IEEE Trans. Ultrason. Ferroelectr. Freq. Control
57
, 1692
(2010
).15.
O. G.
Vendik
, I. B.
Vendik
, and V. O.
Sherman
, Integ. Ferroelectr.
43
, 81
(2002
).16.
M.
Fiebig
, J. Phys. D: Appl. Phys.
38
, R123
(2005
).17.
N.
Spaldin
and M.
Fiebig
, Science
309
, 391
(2005
).18.
W.
Eerenstein
, N. D.
Mathur
, and J. F.
Scott
, Nature
442
, 759
(2006
).19.
C. W.
Nan
, M. I.
Bichurin
, S. X.
Dong
, D.
Viehland
, and G.
Srinivasan
, J. Appl. Phys.
103
, 031101
(2008
).20.
J.
Zhai
, Z.
Xing
, S. X.
Dong
, J. F.
Li
, and D.
Viehland
, Appl. Phys. Lett.
88
, 062510
(2006
).21.
J. F.
Scott
, Nature Mater.
6
, 256
(2007
).22.
C.
Israel
, N. D.
Mathur
, and J. F.
Scott
, Nature Mater.
7
, 93
(2008
).23.
J.
Lou
, D.
Reed
, M.
Liu
, and N. X.
Sun
, Appl. Phys. Lett.
94
, 112508
(2009
).24.
Y. K.
Fetisov
and G.
Srinivasan
, Appl. Phys. Lett.
88
, 143503
(2006
).25.
A.
Ustinov
, G.
Srinivasan
, and B. A.
Kalinikos
, Appl. Phys. Lett.
90
, 031913
(2007
).26.
C.
Pettiford
, S.
Dasgupta
, J.
Lou
, S. D.
Yoon
, and N. X.
Sun
, IEEE Trans. Magn.
43
, 3343
(2007
).27.
A. S.
Tatarenko
, V.
Gheevarughese
, and G.
Srinivasan
, Electron. Lett.
42
, 540
(2006
).28.
W.
Eerensten
, M.
Wiora
, J. L.
Prieto
, J. F.
Scott
, and N. D.
Mathur
, Nature Mater.
6
, 348
(2007
).29.
M.
Liu
, O.
Obi
, J.
Lou
, S.
Stoute
, J. Y.
Huang
, Z.
Cai
, K. S.
Ziemer
, and N. X.
Sun
, Appl. Phys. Lett.
92
, 152504
(2008
).30.
31.
A.
Tombak
, J.-P.
Maria
, F. T.
Ayguavives
, G. T.
Stauf
, A. I.
Kingon
, and A.
Mortazawi
, IEEE Trans. Microw. Theory Tech.
51
, 462
(2003
).32.
F. A.
Miranda
, F. W.
Van Keuls
, R. R.
Romanofsky
, and G.
Subramanyam
, Integr. Ferroelectr.
22
, 269
(1998
).33.
A.
Kumar
and S. G.
Manavalan
, Surf. Coat. Technol.
198
, 406
(2005
).34.
D. M.
Potrepka
, S.
Hirsch
, M. W.
Cole
, W. D.
Nothwang
, S.
Zhong
, and S. P.
Alpay
, J. Appl. Phys.
99
, 014108
(2006
).35.
W. K.
Simon
, E. K.
Akdogan
, A.
Safaria
, and J. A.
Bellotti
, Appl. Phys. Lett.
87
, 082906
(2005
).36.
A.
Srivastava
, V.
Craciun
, J. M.
Howard
, and R. K.
Singh
, Appl. Phys. Lett.
75
, 3002
(1999
).37.
L. L.
Lopez
, J.
Portelles
, J. M.
Siqueiros
, G. A.
Hirata
, and J.
Mckittrick
, Thin Solid Films
373
, 49
(2000
).38.
See www.solmates.nl for Solutions in Material Science: SoleMateS.
39.
P.
Varanasi
, K.
Leedy
, D.
Tomich
, and G.
Subramanyam
, Thin Solid Films
517
, 2878
(2009
).40.
J.
Im
, O.
Auciello
, P. K.
Baumann
, S. K.
Streiffer
, and D. Y.
Kaufman
, Appl. Phys. Lett.
76
, 625
(2000
).41.
G. K.
Wehner
, J. Vac. Sci. Technol. A
1
, 487
(1983
).42.
R. A.
York
, A. S.
Nagra
, E.
Erker
, T.
Taylor
, P.
Perisawamy
, J.
Speck
, S.
Streiffer
, D.
Kaufmann
, and O.
Auciello
, in Presentation at ISAF Conference
, Honolulu, Hawaii, August (2000
).43.
B.
Acikel
, P. J.
Hansen
, T. R.
Taylor
, A. S.
Nagra
, J. S.
Speck
, and R. A.
York
, J. Integr. Ferroelectr.
39
, 291
(2001
).44.
N. K.
Pervez
, P. J.
Hansen
, and R. A.
York
, Appl. Phys. Lett.
85
, 4451
(2004
).45.
J.
Fukushima
, K.
Kodaira
, and T.
Matsushita
, J. Mater. Sci.
19
, 595
(1984
).46.
P. C.
Joshi
and M. W.
Cole
, Appl. Phys. Lett.
77
, 289
(2000
).47.
M. W.
Cole
, W. D.
Nothwang
, C.
Hubbard
, E.
Ngo
, and M.
Ervin
, J. Appl. Phys.
93
, 9218
(2003
).48.
M. W.
Cole
, E.
Ngo
, S.
Hirsch
, J. D.
Demaree
, S.
Zhong
, and S. P.
Alpay
, J. Appl. Phys.
102
, 034104
(2007
).49.
K. K.
Li
, G. H.
Haertling
, and W. Y.
Howng
, Integr. Ferroelectr.
3
, 81
(1993
).50.
X.
Guo
, Y. K.
Zuo
, K. K.
Li
, Q.
Chen
, and H.
Jiang
, J. Mater. Res.
22
, 2125
(2007
).51.
H.
Jiang
, W.
Hu
, and S.
Liang
, Integr. Ferroelectr.
28
, 63
(2000
).52.
F. W.
Van Keuls
, C. H.
Mueller
, R. R.
Romanofsky
, J. D.
Warner
, F. A.
Miranda
, and H.
Jiang
, Report No. NASA/TM-2002-210906/REV1, 2002
.53.
O.
Huang
, A.
Bandyopadhyay
, and S.
Bose
, Mater. Sci. Eng., B
116
, 19
(2005
).54.
Y.
Chen
, T.
Sakai
, T.
Chen
, S. D.
Yoon
, A. L.
Geiler
, C.
Vittoria
, and V. G.
Harris
, Appl. Phys. Lett.
88
, 062516
(2006
).55.
M.
Abe
and Y.
Tamaura
, J. Appl. Phys.
55
, 2614
(1984
).56.
D. G.
Schlom
, L. Q.
Chen
, X. Q.
Pan
, A.
Schmehl
, and M. A.
Zurbuchen
, J. Am. Ceram. Soc.
91
, 2429
(2008
).57.
K.
Endo
, S.
Saya
, S.
Misawa
, and S.
Yoshida
, Thin Solid Films
206
, 143
(1991
).58.
L. L. H.
King
, K. Y.
Hsieh
, D.
Lichterwalner
, and A. I.
Kingon
, Appl. Phys. Lett.
59
, 3045
(1991
).59.
B.
Jalan
, R.
Engel-Herbert
, N. J.
Wright
, and S.
Stemmer
, J. Vac. Sci. Technol. A
27
, 461
(2009
).60.
B.
Jalan
, R.
Engel-Herbert
, J.
Cagnon
, and S.
Stemmer
, J. Vac. Sci. Technol. A
27
, 230
(2009
).61.
E.
Mikheev
, A. P.
Kajdos
, A. J.
Hauser
, and S.
Stemmer
, Appl. Phys. Lett.
101
, 252906
(2012
).62.
J. F.
Scott
, Annu. Rev. Mater. Sci.
28
, 79
(1998
).63.
S.
Ezhilvalavan
and T.-Y.
Tseng
, Mater. Chem. Phys.
65
, 227
(2000
).64.
W. G.
Breiland
and G. H.
Evans
, J. Electrochem. Soc.
138
, 1806
(1991
).65.
G. S.
Tompa
, P. A.
Zawadzki
, K.
Moy
, M.
McKee
, A. G.
Thompson
, A. I.
Gurary
, E.
Wolak
, P.
Esherick
, W. G.
Breiland
, G. H.
Evans
, N.
Bulitka
, J.
Hennessy
, and C. J. L.
Moore
, J. Cryst. Growth
145
(1–4
), 655
(1994
).66.
F.
Fitsilis
, S.
Regnery
, P.
Ehrhart
, R.
Waser
, F.
Schienle
, M.
Schumacher
, M.
Dauelsberg
, P.
Strzyzewski
, and H.
Juergensen
, J. Eur. Ceram. Soc.
21
, 1547
(2001
).67.
T.
Li
, P. A.
Zawadzki
, and R. A.
Stall
, Proc. SPIE
3214
, 104
(1997
).68.
J.-H.
Lee
and S.-W.
Rhee
, J. Electrochem. Soc.
146
, 3783
(1999
).69.
N. M.
Sbrockey
, M. W.
Cole
, T. S.
Kalkur
, M.
Luong
, J. E.
Spanier
, and G. S.
Tompa
, Integr. Ferroelectr.
126
, 21
(2011
).70.
A.
Tombak
, IEEE Trans. Microwave Theory Tech.
55
, 370
(2007
).71.
R.
Senthilnathan
and J. L.
Prince
, IEEE J. Solid-State Circuits
26
, 1724
(1991
).72.
H.
Li
and G.
Subramanyam
, IEEE Trans. Ultrason. Ferroelectr. Freq. Control
55
, 2552
(2008
).73.
T. S.
Kalkur
, N.
Sbrockey
, G. S.
Tompa
, M. W.
Cole
, and S. P.
Alpay
, Integr. Ferroelectr.
126
, 28
(2011
).74.
T. S.
Kalkur
, N. M.
Sbrockey
, G. S.
Tompa
, P.
Alpay
, J. E.
Spanier
, E. M.
Galow
, and M. W.
Cole
, Integr. Ferroelectr.
112
, 1
(2010
).75.
S.
Gevorgian
and A.
Vorobiev
, in Proceedings of European Microwave Conference
(2010
), p. 1210
.76.
S. A.
Sis
, V.
Lee
, and A.
Mortazawi
, IEEE MTT-S Int. Microwave Symp. Dig.
1
–4
(2011
).77.
A.
Volatier
, E.
Defay
, M.
Aid
, A.
N'hari
, P.
Ancey
, and B.
Dubus
, Appl. Phys. Lett.
92
, 032906
(2008
).78.
J.
Berge
, A.
Vorobiev
, W.
Steichen
, and S.
Gevorgian
, IEEE Microw. Wirel. Compon. Lett.
17
, 655
(2007
).79.
G. N.
Saddik
, D. S.
Boesch
, S.
Stemmer
, and R. A.
York
, Appl. Phys. Lett.
91
, 043501
(2007
).80.
T. S.
Kalkur
, N.
Sbrockey
, G.
Tompa
, and P.
Alpay
, in Proceedings of the IEEE Symposium on Applications of Ferroelectrics (ISAF)
(2012
), pp. 1
–4
.81.
Y.
Zhang
and T. S.
Kalkur
, in Proceedings of Progress in Electromagnetics Research Symposium
(2011
), p. 999
.82.
K.
Groves
, M.S. Thesis, University of Dayton
, 2007
.83.
L. Y.
Chen
, R.
Forse
, D.
Chase
, and R. A.
York
, IEEE MTT-S Int. Microwave Symp. Dig.
1
, 261
(2004
).84.
T. S.
Kalkur
, C.
Cotey
, K.
Chen
, and S.
Sun
, Integr. Ferroelectr.
56
, 1123
(2003
).85.
A.
Victor
, J.
Nath
, D.
Gosh
, B. B.
Boyette
, J. P.
Maria
, M. B.
Steer
, A. I.
Kingon
, and G. T.
Stauf
, IEE Proc. Microwaves, Antennas Propag.
153
, 96
(2006
).86.
A.
Kabir
and T. S.
Kalkur
, IEEE Trans. Ultrason. Ferroelectr. Freq. Control
60
, 1638
(2013
).87.
C.
Kong
, H.
Li
, S.
Jiang
, J.
Zhou
, X.
Chen
, and C.
Chen
, in Proceedings of International Radio Frequency Integration Technology
(2011
), p. 197
.88.
T. S.
Kalkur
and A.
Kabir
, Integr. Ferroelectr.
125
, 36
(2011
).89.
M. W.
Cole
, P. C.
Joshi
, M. H.
Ervin
, M. C.
Wood
, and R. L.
Pfeffer
, Thin Solid Films
374
, 34
(2000
).90.
K.
Pervez
, P. J.
Hansen
, and R. A.
York
, Appl. Phys. Lett.
85
, 4451
(2004
).91.
F. W.
Van Keuls
, F.
Miranda
, R.
Romanofsky
, J.
Warner
, and S.
Alterovitz
, Appl. Phys. Lett.
71
, 3075
(1997
).92.
R.
Romanofsky
, Proc. IEEE
95
, 1968
(2007
).93.
J.
Lou
, R. E.
Insignares
, Z.
Cai
, K. S.
Ziemer
, M.
Liu
, and N. X.
Sun
, Appl. Phys. Lett.
91
, 182504
(2007
).94.
M.
Liu
, J.
Lou
, and N. X.
Sun
, Adv. Funct. Mater.
21
, 2593
(2011
).95.
M.
Liu
, J.
Lou
, M.
Li
, O.
Obi
, X.
Xing
, and N. X.
Sun
, J. Appl. Phys.
109
, 07D913
(2011
).96.
M.
Liu
, O.
Obi
, Z.
Cai
, J.
Lou
, G.
Yang
, K. S.
Ziemer
, and N. X.
Sun
, J. Appl. Phys.
107
, 073916
(2010
).97.
J.
Lou
, M.
Liu
, D.
Reed
, Y.
Ren
, and N. X.
Sun
, Adv. Mater.
21
, 2536
(2009
).98.
M.
Liu
, O.
Obi
, J.
Lou
, Y.
Chen
, Z.
Cai
, S.
Stoute
, M.
Espanol
, M.
Lew
, X.
Situ
, K. S.
Ziemer
, V. G.
Harris
, and N. X.
Sun
, Adv. Funct. Mater.
19
, 1826
(2009
).99.
M.
Liu
, O.
Obi
, J.
Lou
, S.
Stoute
, Z.
Cai
, K. S.
Ziemer
, and N. X.
Sun
, J. Phys. D: Appl. Phys.
42
, 045007
(2009
).100.
J.
Lou
, D.
Reed
, C.
Pettiford
, M.
Liu
, P.
Han
, S.
Dong
, and N. X.
Sun
, Appl. Phys. Lett.
92
, 262502
(2008
).101.
J.
Lou
, D.
Reed
, Y. H.
Ren
, and N. X.
Sun
, J. Appl. Phys.
109
, 07D731
(2011
).102.
A. S.
Tatarenko
, V.
Gheevarughese
, G.
Srinivasan
, O. V.
Antonenkov
, and M. I.
Bichurin
, J. Electroceram.
24
, 5
(2010
).103.
A. A.
Semenov
, S. F.
Karmanenko
, V. E.
Demidov
, B. A.
Kalinikos
, G.
Srinivansan
, A. N.
Slavin
, and J. V.
Mantese
, Appl. Phys. Lett.
88
, 033503
(2006
).104.
N. X.
Sun
and G.
Srinivasan
, SPIN
02
, 1240004
(2012
).105.
K. R.
Smith
, V. I.
Vasyuchka
, M.
Wu
, G. A.
Melkov
, and C. E.
Patton
, Phys. Rev. B
76
, 054412
(2007
).106.
E. N.
Beginin
, S. V.
Grishin
, M. A.
Morozova
, and Yu. P.
Sharaevsskii
, Tech. Phys. Lett.
35
, 853
(2009
).107.
C.
Pettiford
, S.
Dasgupta
, J.
Lou
, S. D.
Yoon
, and N. X.
Sun
, IEEE Trans Magn.
43
, 3343
(2007
).108.
X.
Yang
, J.
Wu
, S.
Beguhn
, T.
Nan
, Y.
Gao
, Z.
Zhou
, and N. X.
Sun
, IEEE Micro. Wireless Comp. Lett.
23
, 184
(2013
).109.
T.
Nan
, Y.
Hui
, M.
Rinaldi
, and N. X.
Sun
, Sci. Rep.
3
, 1985
(2013
).110.
G. M.
Yang
, O.
Obi
, and N. X.
Sun
, Microwave Opt. Technol. Lett.
54
, 230
(2012
).111.
G.-M.
Yang
, X.
Xing
, A.
Daigle
, O.
Obi
, M.
Liu
, J.
Lou
, S.
Stoute
, K.
Naishadham
, and N. X.
Sun
, IEEE Trans. Antennas Propag.
58
, 648
(2010
).112.
G. M.
Yang
, X.
Xing
, A.
Daigle
, O.
Obi
, M.
Liu
, S.
Stoute
, K.
Naishadham
, and N. X.
Sun
, IET Proc. Microwaves, Antennas Propag.
4
, 1172
(2010
).113.
G. M.
Yang
, A.
Shrabstein
, X.
Xing
, O.
Obi
, S.
Stoute
, M.
Liu
, J.
Lou
, and N. X.
Sun
, IEEE Trans. Magn.
45
, 4191
(2009
).114.
G. M.
Yang
, X.
Xing
, A.
Daigle
, M.
Liu
, O.
Obi
, S.
Stoute
, K.
Naishadham
, and N. X.
Sun
, IEEE Trans. Antennas Propag.
57
, 2190
(2009
).115.
G. M.
Yang
, X.
Xing
, A.
Daigle
, M.
Liu
, O.
Obi
, J. W.
Wang
, K.
Naishadham
, and N. X.
Sun
, IEEE Trans. Magn.
44
, 3091
(2008
).116.
G. M.
Yang
, A.
Daigle
, M.
Liu
, O.
Obi
, S.
Stoute
, K.
Naishadham
, and N. X.
Sun
, Electron. Lett.
44
, 332
(2008
).117.
M. W.
Cole
, E.
Ngo
, C.
Hubbard
, S. G.
Hirsch
, M.
Ivill
, W. L.
Sarney
, J.
Zhang
, and S. P.
Alpay
, J. Appl. Phys.
114
, 080341
(2013
).118.
E.
Lage
, C.
Kirchhof
, V.
Hrkac
, L.
Kienle
, R.
Jahns
, R.
Knöchel
, E.
Quandt
, and D.
Meyners
, Nat. Mater.
11
, 523
(2012
).119.
M. W.
Cole
, R. C.
Toonen
, S. G.
Hirsch
, E.
Ngo
, R. R.
Romanofsky
, F.
Van Keuls
, C.
Hubbard
, M.
Ivill
, and D.
Demaree
, Integrated Ferroelectrics
111
, 68
(2009
).120.
R.
Liedtke
, S.
Hoffmann
, and R.
Waser
, J. Am. Ceram. Soc.
83
, 436
(2000
).121.
A. S.
Bhalla
, R. Y.
Gao
, and R.
Roy
, Mater. Res. Innovations
4
, 3
(2000
).122.
B.
Acikel
, T. R.
Taylor
, P. J.
Hansen
, J. S.
Speck
, and R. A.
York
, IEEE MTT-S Int. Microwave Symp. Dig.
3
, 1467
(2002
).123.
G.
Subramanyam
, M.
Patterson
, K.
Leedy
, R.
Neidhard
, C.
Varanasi
, C.
Zhang
, and G.
Steinhauer
, Integr. Ferroelectr.
112
, 53
(2010
).124.
M. W.
Cole
and R. G.
Geyer
, Mech. Mater.
36
, 1017
(2004
).125.
S. Y.
Wang
, B. L.
Cheng
, C.
Wang
, S. A. T.
Redfern
, S. Y.
Dai
, K. J.
Jin
, H. B.
Lu
, Y. L.
Zhou
, Z. H.
Chen
, and G. Z.
Yang
, J. Phys. D: Appl. Phys.
38
, 2253
(2005
).126.
W.
Chang
, S. W.
Kirchoefer
, J. M.
Pond
, J. S.
Horwitz
, and L.
Sengupta
, J. Appl. Phys.
92
, 1528
(2002
).127.
M. W.
Cole
, W. D.
Nothwang
, J. D.
Demaree
, and S.
Hirsch
, J. Appl. Phys.
98
, 024507
(2005
).128.
A. S.
Reshmia
, P. S.
Asha
, M. K.
Krishnaprasad
, M. K.
Jayaraj
, and M. T.
Sebastian
, J. Alloys Compd.
509
, 6561
(2011
).129.
J. W.
Lu
and S.
Stemmer
, Appl. Phys. Lett.
83
, 2411
(2003
).130.
J.
Park
, J. W.
Lu
, S.
Stemmer
, and R. A.
York
, J. Appl. Phys.
97
, 084110
(2005
).131.
A.
Podpirka
, M. W.
Cole
, and S.
Ramanathan
, Appl. Phys. Lett.
92
, 212906
(2008
).132.
K.-H.
Chen
, C.-L.
Wu
, J.-Y.
Lin
, and C.-M.
Cheng
, Adv. Mater. Res.
239–242
, 1002
(2011
).133.
M. W.
Cole
, R. C.
Toonen
, M.
Ivill
, S. G.
Hirsch
, E.
Ngo
, and C.
Hubbard
, J. Appl. Phys.
110
, 124105
(2011
).134.
G.
Subramanyam
, M.
Patterson
, K.
Leedy
, R.
Neidhard
, C.
Varanasi
, and G.
Steinhauer
, Integr. Ferroelectr.
125
, 11
(2011
).135.
M. W.
Cole
and S. P.
Alpay
, in Ferroelectrics - Material Aspects
, edited by M.
Lallart
(InTech
, 2011
), p. 149
, see http://www.intechopen.com/articles/show/title/performance-enhanced-complex-oxide-thin-films-for-temperature-stable-tunable-device-applications-a-m.136.
M. W.
Cole
, C. V.
Weiss
, E.
Ngo
et al., Appl. Phys. Lett.
92
, 182906
(2008
).137.
M. W.
Cole
, R. G.
Geyer
, C.
Hubbard
, E.
Ngo
, M.
Ervin
, M.
Wood
, and W.
Nothwang
, Revista Mexicana de Fisica
50
, 232
(2004
).138.
M. B.
Okatan
, M. W.
Cole
, and S. P.
Alpay
, J. Appl. Phys.
104
, 104107
(2008
).139.
S.
Zhong
, S. P.
Alpay
, M. W.
Cole
et al., Appl. Phys. Lett.
90
, 092901
(2007
).140.
X.
Zhu
, N.
Chong
, H. L. W.
Chan
, C. L.
Choy
, K. H.
Wang
, Z.
Liu
et al., Appl. Phys. Lett.
80
, 3376
(2002
).141.
J.
Sigman
, P. G.
Clem
, C. D.
Nordquist
, J. J.
Richardson
, and J. T.
Dawley
, J. Appl. Phys.
102
, 054106
(2007
).142.
S.
Gevorgian
, P. K.
Petrov
, Z.
Ivanov
, and E.
Wikborg
, Appl. Phys. Lett.
79
, 1861
(2001
).143.
W.
Chang
, J. S.
Horwitz
, A. C.
Carter
, J. M.
Pond
, S. W.
Kirchoefer
, C. M.
Gilmore
, and D. B.
Chrisey
, Appl. Phys. Lett.
74
, 1033
(1999
).144.
M. W.
Cole
, P. C.
Joshi
, M.
Ervin
, M.
Wood
, and R. L.
Pfeiffer
, J. Appl. Phys.
92
, 3967
(2002
).145.
S. B.
Qadri
, J. S.
Horwitz
, D. B.
Chrisey
, R. C. Y.
Auyeung
, and K. S.
Grabowski
, Appl. Phys. Lett.
66
, 1605
(1995
).146.
W. J.
Kim
, W.
Chang
, S. B.
Qadri
, J. M.
Pond
, S. W.
Kirchorfer
, D. B.
Chrisey
, and J. S.
Horwitz
, Appl. Phys. Lett.
76
, 1185
(2000
).147.
E. J.
Cukauskas
, S. W.
Kirchoefer
, and J. M.
Pond
, J. Appl. Phys.
88
, 2830
(2000
).148.
Y.
Gim
, T.
Hudson
, Y.
Fan
, C.
Kwon
, A. T.
Findikoglu
, B. J.
Gibbons
, B. H.
Park
, and Q. X.
Jia
, Appl. Phys. Lett.
77
, 1200
(2000
).149.
H.
Yue
, D.
Brown
, G.
Subramanyam
, K.
Leedy
, and C.
Cerny
, paper presentation in the 2013 IEEE International Symposium on Applications of Ferroelectrics
(ISAF 2013
).150.
H.
Koinuma
, “Why crystal engineering of oxides
,” MRS Bulletin
19
, 21
–22
(1994
).151.
S.
Jin
, M.
McCormack
, T. H.
Tiefel
, and R.
Ramesh
, J. Appl. Phys.
76
, 6929
(1994
).152.
X. D.
Wu
, R. C.
Dye
, R. E.
Muenchausen
, S. R.
Foltyn
, M.
Maley
, A. D.
Rollett
, A. R.
Garcia
, and N. S.
Nogar
, Appl. Phys. Lett.
58
, 2165
(1991
).153.
J. C.
Jiang
, X. Q.
Pan
, and C. L.
Chen
, Appl. Phys. Lett.
72
, 909
(1998
).154.
J. C.
Jiang
and X. Q.
Pan
, J. Appl. Phys.
89
, 6365
(2001
).155.
C. D.
Theis
, J.
Yeh
, D. G.
Schlom
, M. E.
Hawley
, G. W.
Brown
, J. C.
Jiang
, and X. Q.
Pan
, Appl. Phys. Lett.
72
, 2817
(1998
).156.
X. Q.
Pan
, J. C.
Jiang
, C. D.
Theis
, and D. G.
Schlom
, Appl. Phys. Lett.
83
, 2315
(2003
).157.
Y.
Barad
, J.
Lettieri
, C. D.
Theis
, D. G.
Schlom
, V.
Gopalan
, J. C.
Jiang
, and X. Q.
Pan
, J. Appl. Phys.
89
, 1387
(2001
).158.
J. C.
Jiang
, Y.
Lin
, C. L.
Chen
, C. W.
Chu
, and E. I.
Meletis
, J. Appl. Phys.
91
, 3188
(2002
).159.
C. L.
Chen
, H. H.
Feng
, Z.
Zhang
, A.
Brazdeikis
, F. A.
Miranda
, F. W.
Van Kewls
, R. R.
Romanofsky
, Z. J.
Huang
, Y.
Liou
, W. K.
Chu
, and C. W.
Chu
, Appl. Phys. Lett.
75
, 412
(1999
).160.
Z.
Yuan
, Y.
Lin
, J.
Weaver
, X.
Chen
, C. L.
Chen
, G.
Subramanyam
, J. C.
Jiang
, and E. I.
Meletis
, Appl. Phys. Lett.
87
, 152901
(2005
).161.
M.
Liu
, C. R.
Ma
, G.
Collins
, J.
Liu
, C. L.
Chen
, L.
Shui
, H.
Wang
, C.
Dai
, Y.
Lin
, J.
He
, J. C.
Jiang
, E. I.
Meletis
, and Q. Y.
Zhang
, Cryst. Growth Des.
10
, 4221
(2010
).162.
J.
He
, J. C.
Jiang
, E. I.
Meletis
, M.
Liu
, G.
Collins
, C. R.
Ma
, C. L.
Chen
, and A.
Bhalla
, Integr. Ferroelectr.
131
, 72
(2011
).163.
J.
He
, J. C.
Jiang
, M.
Liu
, J.
Liu
, G.
Collins
, C. R.
Ma
, C. L.
Chen
, A.
Bhalla
, and E. I.
Meletis
, Philos. Mag. Lett.
91
, 361
(2011
).164.
J.
He
, J. C.
Jiang
, E. I.
Meletis
, J.
Liu
, G.
Collins
, C. L.
Chen
, and A.
Bhalla
, Philos. Mag. Lett.
89
, 493
(2009
).165.
G. Y.
Wang
, S. W.
Liu
, T.
Wu
, X. G.
Luo
, C. H.
Wang
, J. C.
Jiang
, X. H.
Chen
, and C. L.
Chen
, Solid State Commun.
144
, 454
(2007
).166.
J. C.
Jiang
, E. I.
Meletis
, C. L.
Chen
, Y.
Lin
, Z.
Zhang
, and W. K.
Chu
, Philos. Mag. Lett.
84
, 443
(2004
).167.
T.
Hungria
, J.
Galy
, and A.
Castro
, Adv. Eng. Mater.
11
, 615
(2009
).168.
C. H.
Lee
, N. D.
Orloff
, T.
Birol
, Y.
Zhu
, V.
Goian
, E.
Rocas
, R.
Haislmaier
, E.
Vlahos
, J. A.
Mundy
, L. F.
Kourkoutis
, Y.
Nie
, M. D.
Biegalski
, J.-S.
Zhang
, M.
Bernhagen
, N. A.
Bedenek
, Y.
Kim
, J. D.
Brock
, R.
Uecker
, X. X.
Xi
, V.
Gopalan
, D.
Nuzhnyy
, S.
Kamba
, D. A.
Muller
, I.
Takeuchi
, J. C.
Booth
, C. J.
Fennie
, and D. G.
Schlom
, Nature
502
, 532
(2013
).169.
J. C.
Jiang
, X. Q.
Pan
, W.
Tian
, C. D.
Theis
, and D. G.
Schlom
, Appl. Phys. Lett.
74
, 2851
(1999
).170.
I.
Bozovic
, G.
Logvenov
, I.
Belca
, B.
Narimbetov
, and I.
Sveklo
, Phys. Rev. Lett.
89
, 107001
(2002
).171.
M.
Itoh
, R.
Wang
, Y.
Inaguma
, T.
Yamaguchi
, Y. J.
Shan
, and T.
Nakamura
, Phys. Rev. Lett.
82
, 3540
(1999
).172.
M.
Liu
, C. R.
Ma
, G.
Collins
, J.
Liu
, C. L.
Chen
, C.
Dai
, Y.
Lin
, L.
Shui
, H.
Wang
, J.
He
, J. C.
Jiang
, E. I.
Meletis
, Q. Y.
Zhang
, and M. W.
Cole
, Appl. Mater. Interfaces
4
, 5761
(2012
).173.
J. C.
Jiang
, E. I.
Meletis
, L. L.
Henry
, K. I.
Gnanasekar
, and C. L.
Chen
, Nano Lett.
4
, 741
(2004
).174.
J.
He
, J. C.
Jiang
, J.
Liu
, M.
Liu
, G.
Collins
, C. R.
Ma
, C. L.
Chen
, and E. I.
Meletis
, Thin Solid Films
519
, 4371
(2011
).175.
M.
Liu
, J.
Liu
, C.
Ma
, G.
Collins
, C. L.
Chen
, A. D.
Alemayehu
, G.
Subramanyam
, J.
He
, J.
Jiang
, E. I.
Meletis
, and A.
Bhalla
, Cryst. Eng. Comm.
15
(34
), 6641
(2013
).176.
J.
Lou
, J.
Wu
, M.
Liu
, G.
Wen
, Y.
Jin
, and N. X.
Sun
, in IEEE Microwave Symposium
(IMS) (2011
), p. 1
.177.
N.
Li
, M.
Liu
, Z.
Zhou
, N. X.
Sun
, D. V. B.
Murthy
, G.
Srinivasan
, T. M.
Klein
, V. M.
Petrov
, and A.
Gupta
, Appl. Phys. Lett.
99
, 192502
(2011
).178.
O.
Obi
, M.
Liu
, J.
Lou
, S.
Stoute
, X.
Xing
, N. X.
Sun
, J.
Warzywoda
, A.
Sacco
, Jr., D. E.
Oates
, and G. F.
Dionne
, J. Appl. Phys.
109
, 07E527
(2011
).179.
F.
Jona
and G.
Shirane
, Ferroelectric Crystals
(Pergamon Press
, Oxford, New York
, 1962
).180.
B. A.
Strukov
and A. P.
Levanyuk
, Ferroelectric Phenomena in Crystals
(Springer-Verlag
, Berlin, Heidelberg
, 1998
).181.
G. A.
Rossetti
, Jr., “Thermodynamic theory
,” in Piezoelectricity: Evolution and Future of a Technology
, edited by W.
Heywang
, K.
Lubitz
, and W.
Wersing
(Springer-Verlag
, Berlin
, 2008
), pp. 493
–516
.182.
Z.-G.
Ban
and S. P.
Alpay
, J. Appl. Phys.
93
, 504
(2003
).183.
Z.-G.
Ban
and S. P.
Alpay
, J. Appl. Phys.
91
, 9288
(2002
).184.
J.
Zhang
, M. W.
Cole
, and S. P.
Alpay
, J. Appl. Phys.
108
, 054103
(2010
).185.
J.
Zhang
, C. V.
Weiss
, and S. P.
Alpay
, Appl. Phys. Lett.
99
, 042902
(2011
).186.
A. L.
Roytburd
, S.
Zhong
, and S. P.
Alpay
, Appl. Phys. Lett.
87
, 092902
(2005
).187.
S.
Zhong
, S. P.
Alpay
, and J. V.
Mantese
, Appl. Phys. Lett.
88
, 132904
(2006
).188.
189.
190.
A. J.
Bell
and L. E.
Cross
, Ferroelectrics
59
, 197
(1984
).191.
A. J.
Bell
, J. Appl. Phys.
89
, 3907
(2001
).192.
Y. L.
Li
, L. E.
Cross
, and L. Q.
Chen
, J. Appl. Phys.
98
, 064101
(2005
).193.
Y. L.
Wang
, A. K.
Tagantsev
, D.
Damjanovic
, N.
Setter
, V. K.
Yarmarkin
, A. I.
Sokolov
, and I. A.
Lukyanchuk
, J. Appl. Phys.
101
, 104115
(2007
).194.
J. J.
Wang
, P. P.
Wu
, X. Q.
Ma
, and L. Q.
Chen
, J. Appl. Phys.
108
, 114105
(2010
).195.
V. E.
Yurkevich
and B. N.
Rolov
, Phys. Status Solidi B
52
, 335
(1972
).196.
V. E.
Yurkevich
and B. N.
Rolov
, Phys. Status Solidi B
52
, 683
(1972
).197.
G. A.
Rossetti
, Jr., A. G.
Khachaturyan
, G.
Akcay
, and Y.
Ni
, J. Appl. Phys.
103
, 114113
(2008
).198.
A. A.
Heitmann
and G. A.
Rossetti
, Jr., Philos. Mag.
90
, 71
–87
(2010
).199.
A. A.
Heitmann
and G. A.
Rossetti
, Jr., Integr. Ferroelectr.
126
, 155
–165
(2011
).200.
V. V.
Lemanov
, E. P.
Smirnova
, P. P.
Syrnikov
, and E. A.
Tarakanov
, Phys. Rev. B
54
, 3151
(1996
).201.
G. M.
Yang
, R.
Jin
, G.
Xiao
, C.
Vittoria
, V. G.
Harris
, and N. X.
Sun
, IEEE Trans. Antennas Propag.
57
, 256
(2009
).202.
L. Q.
Chen
, J. Am. Ceram. Soc.
91
(6
), 1835
(2008
).203.
J. X.
Zhang
, Y. L.
Li
, D. G.
Schlom
, L. Q.
Chen
, F.
Zavaliche
, R.
Ramesh
, and Q. X.
Jia
, Appl. Phys. Lett.
90
, 052909
(2007
). 204.
Y.
Ni
and A. G.
Khachaturyan
, J. Appl. Phys.
102
, 113506
(2007
). 205.
J. M.
Hu
, G.
Sheng
, J. X.
Zhang
, C. W.
Nan
, and L. Q.
Chen
, J. Appl. Phys.
109
, 123917
(2011
).206.
J. M.
Hu
, Z.
Li
, L. Q.
Chen
, and C. W.
Nan
, Adv. Mater.
24
(21
), 2869
(2012
).207.
J. M.
Hu
, Z.
Li
, L. Q.
Chen
, and C. W.
Nan
, Nat. Commun.
2
, 553
(2011
).208.
Y. L.
Li
, S. Y.
Hu
, Z. K.
Liu
, and L. Q.
Chen
, Acta Mater.
50
, 395
(2002
).209.
A.
Bueno-Orovio
, V. M.
Perez-Garcia
, and F. H.
Fenton
, SIAM J. Sci. Comput.
28
, 886
(2006
).210.
K.
Dayal
and K.
Bhattacharya
, Acta Mater.
55
, 1907
(2007
).211.
L.
Yang
and K.
Dayal
, J. Comput. Phys.
230
, 7821
(2011
).212.
M.
El-Naggar
, K.
Dayal
, D.
Goodwin
, and K.
Bhattacharya
, J. Appl. Phys.
100
, 114115
(2006
).213.
L.
Yang
and K.
Dayal
, Int. J. Fract.
174
, 17
(2012
).214.
L.
Yang
and K.
Dayal
, J. Appl. Phys.
111
, 014106
(2012
).215.
L.
Yang
and K.
Dayal
, Acta Mater.
60
(19
), 6457
(2012
).© 2013 AIP Publishing LLC.
2013
AIP Publishing LLC
You do not currently have access to this content.
