Single-crystal Pb(ZrxTi1-x)O3 thin films prepared by metal-organic chemical vapor deposition: Systematic compositional variation of electronic and optical properties

Journal of Applied Physics

Volumn 81, Issue 5, 1997, Pages 2349-2357

  Foster, C M ^a   Bai, G R ^a   Csencsits, R ^a   Vetrone, J ^a   Jammy, R ^a   Wills, L A ^b   Carr, E ^b   Amano, Jun ^b  

^a ARGONNE NATIONAL LABORATORY   (United States)

^b HEWLETT PACKARD LABORATORIES   (United States)

Author keywords

[No Author keywords available]

Indexed keywords

EID: 0000200977     PISSN: 00218979     EISSN: None     Source Type: Journal    
DOI: 10.1063/1.364239     Document Type: Article

References (58)

1. For a review, see Y. Xu, Ferroelectric Materials and Their Applications (North-Holland, New York, 1991), pp. 109-113.
2. R. W. Schwartz, R. A. Assink, and T. J. Headley, Mater. Res. Soc. Symp. Proc. 243, 254 (1993); H. N. Al-Shareff, K. Bellur, O. Auciello, and A. I. Kingon, Ferroelectrics 152, 85 (1994); T. Kawano, T. Sei, and T. Tsuchiya, Jpn. J. Appl. Phys. 1 30, 2178 (1991); Y. Shimizu, K. R. Udayakumar, and L. E. Cross, J. Am. Ceram. Soc. 74, 3023 (1991); B. M. Melnick, C. A. P. Auajo, L. D. McMillan, D. A. Carver, and J. F. Scott, Ferroelectrics 116, 79 (1991).
3. R. W. Schwartz, R. A. Assink, and T. J. Headley, Mater. Res. Soc. Symp. Proc. 243, 254 (1993); H. N. Al-Shareff, K. Bellur, O. Auciello, and A. I. Kingon, Ferroelectrics 152, 85 (1994); T. Kawano, T. Sei, and T. Tsuchiya, Jpn. J. Appl. Phys. 1 30, 2178 (1991); Y. Shimizu, K. R. Udayakumar, and L. E. Cross, J. Am. Ceram. Soc. 74, 3023 (1991); B. M. Melnick, C. A. P. Auajo, L. D. McMillan, D. A. Carver, and J. F. Scott, Ferroelectrics 116, 79 (1991).
4. R. W. Schwartz, R. A. Assink, and T. J. Headley, Mater. Res. Soc. Symp. Proc. 243, 254 (1993); H. N. Al-Shareff, K. Bellur, O. Auciello, and A. I. Kingon, Ferroelectrics 152, 85 (1994); T. Kawano, T. Sei, and T. Tsuchiya, Jpn. J. Appl. Phys. 1 30, 2178 (1991); Y. Shimizu, K. R. Udayakumar, and L. E. Cross, J. Am. Ceram. Soc. 74, 3023 (1991); B. M. Melnick, C. A. P. Auajo, L. D. McMillan, D. A. Carver, and J. F. Scott, Ferroelectrics 116, 79 (1991).
5. R. W. Schwartz, R. A. Assink, and T. J. Headley, Mater. Res. Soc. Symp. Proc. 243, 254 (1993); H. N. Al-Shareff, K. Bellur, O. Auciello, and A. I. Kingon, Ferroelectrics 152, 85 (1994); T. Kawano, T. Sei, and T. Tsuchiya, Jpn. J. Appl. Phys. 1 30, 2178 (1991); Y. Shimizu, K. R. Udayakumar, and L. E. Cross, J. Am. Ceram. Soc. 74, 3023 (1991); B. M. Melnick, C. A. P. Auajo, L. D. McMillan, D. A. Carver, and J. F. Scott, Ferroelectrics 116, 79 (1991).
6. R. W. Schwartz, R. A. Assink, and T. J. Headley, Mater. Res. Soc. Symp. Proc. 243, 254 (1993); H. N. Al-Shareff, K. Bellur, O. Auciello, and A. I. Kingon, Ferroelectrics 152, 85 (1994); T. Kawano, T. Sei, and T. Tsuchiya, Jpn. J. Appl. Phys. 1 30, 2178 (1991); Y. Shimizu, K. R. Udayakumar, and L. E. Cross, J. Am. Ceram. Soc. 74, 3023 (1991); B. M. Melnick, C. A. P. Auajo, L. D. McMillan, D. A. Carver, and J. F. Scott, Ferroelectrics 116, 79 (1991).
7. K. Shimomura, T. Tsurumi, Y. Ohba, and M. Daimon, Jpn. J. Appl. Phys. 1 30, 2174 (1991).
8. T. Fukami, I. Mimemura, Y. Hiroshima, and T. Osada, Jpn. J. Appl. Phys. 1 30, 2155 (1991); K. Abe, H. Tomita, H. Toyoda, M. Imai, and Y. Yokote, ibid. 30, 2152 (1991); L. Wang, A. Pignolet, and F. Levy, Mater. Res. Bull. 25, 1495 (1990).
9. T. Fukami, I. Mimemura, Y. Hiroshima, and T. Osada, Jpn. J. Appl. Phys. 1 30, 2155 (1991); K. Abe, H. Tomita, H. Toyoda, M. Imai, and Y. Yokote, ibid. 30, 2152 (1991); L. Wang, A. Pignolet, and F. Levy, Mater. Res. Bull. 25, 1495 (1990).
10. T. Fukami, I. Mimemura, Y. Hiroshima, and T. Osada, Jpn. J. Appl. Phys. 1 30, 2155 (1991); K. Abe, H. Tomita, H. Toyoda, M. Imai, and Y. Yokote, ibid. 30, 2152 (1991); L. Wang, A. Pignolet, and F. Levy, Mater. Res. Bull. 25, 1495 (1990).
11. O. Auciello, K. D. Gifford, and A. I. Kingon, Appl. Phys. Lett. 64, 2873 (1994); D. Xiao, Z. Xiao, J. Zhu, D. Wan, H. Guo, B. Xie, and H. Yuan, ibid. 58, 36 (1991).
12. O. Auciello, K. D. Gifford, and A. I. Kingon, Appl. Phys. Lett. 64, 2873 (1994); D. Xiao, Z. Xiao, J. Zhu, D. Wan, H. Guo, B. Xie, and H. Yuan, ibid. 58, 36 (1991).
13. R. Ramesh, T. Sands, and V. G. Keramidas, J. Electron. Mater. 23, 19 (1994); J. S. Horowitz, K. S. Grabowski, K. B. Chrisey, and R. E. Leuchtner, Appl. Phys. Lett. 59, 1565 (1991); D. Roy, S. B. Krupanidhi, and J. P. Dougherty, J. Appl. Phys. 69, 7930 (1991).
14. R. Ramesh, T. Sands, and V. G. Keramidas, J. Electron. Mater. 23, 19 (1994); J. S. Horowitz, K. S. Grabowski, K. B. Chrisey, and R. E. Leuchtner, Appl. Phys. Lett. 59, 1565 (1991); D. Roy, S. B. Krupanidhi, and J. P. Dougherty, J. Appl. Phys. 69, 7930 (1991).
15. R. Ramesh, T. Sands, and V. G. Keramidas, J. Electron. Mater. 23, 19 (1994); J. S. Horowitz, K. S. Grabowski, K. B. Chrisey, and R. E. Leuchtner, Appl. Phys. Lett. 59, 1565 (1991); D. Roy, S. B. Krupanidhi, and J. P. Dougherty, J. Appl. Phys. 69, 7930 (1991).
16. C. M. Foster, R. Csencsits, P. M. Baldo, G. R. Bai, Z. Li, L. E. Rehn, L. A. Wills, R. Hiskes, D. Dimos, and M. B. Sinclair, Mater. Res. Soc. Symp. Proc. 361, 307 (1995); C. M. Foster, R. Csencsits, G. R. Bai, Z. Li, L. A. Wills, R. Hiskes, H. N. Al-Shareef, and D. Dimos, Int. Ferroelectric 10, 31 (1995); K. Tominaga, M. Miyajima, Y. Sakashita, H. Segawa, and M. Okada, Jpn. J. Appl. Phys. 1 29, L1874 (1990); W. Tao, S. B. Desu, and T. K. Li, Mater. Lett. 23, 177 (1995); G. J. M. Dormans, M. de Keijser, and P. J. van Veldhoven, Mater. Res. Soc. Symp. Proc. 243, 203 (1992).
17. C. M. Foster, R. Csencsits, P. M. Baldo, G. R. Bai, Z. Li, L. E. Rehn, L. A. Wills, R. Hiskes, D. Dimos, and M. B. Sinclair, Mater. Res. Soc. Symp. Proc. 361, 307 (1995); C. M. Foster, R. Csencsits, G. R. Bai, Z. Li, L. A. Wills, R. Hiskes, H. N. Al-Shareef, and D. Dimos, Int. Ferroelectric 10, 31 (1995); K. Tominaga, M. Miyajima, Y. Sakashita, H. Segawa, and M. Okada, Jpn. J. Appl. Phys. 1 29, L1874 (1990); W. Tao, S. B. Desu, and T. K. Li, Mater. Lett. 23, 177 (1995); G. J. M. Dormans, M. de Keijser, and P. J. van Veldhoven, Mater. Res. Soc. Symp. Proc. 243, 203 (1992).
18. C. M. Foster, R. Csencsits, P. M. Baldo, G. R. Bai, Z. Li, L. E. Rehn, L. A. Wills, R. Hiskes, D. Dimos, and M. B. Sinclair, Mater. Res. Soc. Symp. Proc. 361, 307 (1995); C. M. Foster, R. Csencsits, G. R. Bai, Z. Li, L. A. Wills, R. Hiskes, H. N. Al-Shareef, and D. Dimos, Int. Ferroelectric 10, 31 (1995); K. Tominaga, M. Miyajima, Y. Sakashita, H. Segawa, and M. Okada, Jpn. J. Appl. Phys. 1 29, L1874 (1990); W. Tao, S. B. Desu, and T. K. Li, Mater. Lett. 23, 177 (1995); G. J. M. Dormans, M. de Keijser, and P. J. van Veldhoven, Mater. Res. Soc. Symp. Proc. 243, 203 (1992).
19. C. M. Foster, R. Csencsits, P. M. Baldo, G. R. Bai, Z. Li, L. E. Rehn, L. A. Wills, R. Hiskes, D. Dimos, and M. B. Sinclair, Mater. Res. Soc. Symp. Proc. 361, 307 (1995); C. M. Foster, R. Csencsits, G. R. Bai, Z. Li, L. A. Wills, R. Hiskes, H. N. Al-Shareef, and D. Dimos, Int. Ferroelectric 10, 31 (1995); K. Tominaga, M. Miyajima, Y. Sakashita, H. Segawa, and M. Okada, Jpn. J. Appl. Phys. 1 29, L1874 (1990); W. Tao, S. B. Desu, and T. K. Li, Mater. Lett. 23, 177 (1995); G. J. M. Dormans, M. de Keijser, and P. J. van Veldhoven, Mater. Res. Soc. Symp. Proc. 243, 203 (1992).
20. C. M. Foster, R. Csencsits, P. M. Baldo, G. R. Bai, Z. Li, L. E. Rehn, L. A. Wills, R. Hiskes, D. Dimos, and M. B. Sinclair, Mater. Res. Soc. Symp. Proc. 361, 307 (1995); C. M. Foster, R. Csencsits, G. R. Bai, Z. Li, L. A. Wills, R. Hiskes, H. N. Al-Shareef, and D. Dimos, Int. Ferroelectric 10, 31 (1995); K. Tominaga, M. Miyajima, Y. Sakashita, H. Segawa, and M. Okada, Jpn. J. Appl. Phys. 1 29, L1874 (1990); W. Tao, S. B. Desu, and T. K. Li, Mater. Lett. 23, 177 (1995); G. J. M. Dormans, M. de Keijser, and P. J. van Veldhoven, Mater. Res. Soc. Symp. Proc. 243, 203 (1992).
21. See example, Mater. Res. Soc. Symp. Proc. 310 (1993).
22. J. F. Scott and C. A. Paz de Araujo, Science 246, 1400 (1989).
23. R. Ramesh, W. K. Chan, B. Wilkens, H. Gilchrist, T. Sands, J. M. Tarascon, V. G. Keramidas, D. K. Fork, J. Lee, and A. Safari, Appl. Phys. Lett. 61, 1537 (1992).
24. T. Kaga, M. Ohkura, F. Murai, N. Yokoyama, and E. Takeda, J. Vac. Sci. Technol. B 13, 2329 (1995).
25. D. K. Fork, F. Armani-Leplingard, and J. J. Kingston, Int. Ferroelectrics 7, 1 (1995); D. K. Fork, F. Armani-Leplingard, and J. J. Kingston, Mater. Res. Soc. Symp. Proc. 361, 155 (1995).
26. D. K. Fork, F. Armani-Leplingard, and J. J. Kingston, Int. Ferroelectrics 7, 1 (1995); D. K. Fork, F. Armani-Leplingard, and J. J. Kingston, Mater. Res. Soc. Symp. Proc. 361, 155 (1995).
27. C. J. Brierley, C. Trundle, L. Considine, R. W. Whatmore, and F. W. Ainger, Ferroelectrics 90, 181 (1989); A. I. Kingon, K. Y. Hsieh, L. L. King, S. H. Rou, K. J. Backmann, and R. F. Davis, Mater. Res. Soc. Symp. Proc. 200, 49 (1990); T. Katayama, M. Fuzimoto, M. Shimizu, and T. Shiosaki, Jpn. J. Appl. Phys. 1 30, 2189 (1991).
28. C. J. Brierley, C. Trundle, L. Considine, R. W. Whatmore, and F. W. Ainger, Ferroelectrics 90, 181 (1989); A. I. Kingon, K. Y. Hsieh, L. L. King, S. H. Rou, K. J. Backmann, and R. F. Davis, Mater. Res. Soc. Symp. Proc. 200, 49 (1990); T. Katayama, M. Fuzimoto, M. Shimizu, and T. Shiosaki, Jpn. J. Appl. Phys. 1 30, 2189 (1991).
29. C. J. Brierley, C. Trundle, L. Considine, R. W. Whatmore, and F. W. Ainger, Ferroelectrics 90, 181 (1989); A. I. Kingon, K. Y. Hsieh, L. L. King, S. H. Rou, K. J. Backmann, and R. F. Davis, Mater. Res. Soc. Symp. Proc. 200, 49 (1990); T. Katayama, M. Fuzimoto, M. Shimizu, and T. Shiosaki, Jpn. J. Appl. Phys. 1 30, 2189 (1991).
30. R. Takayama and Y. Tomita, J. Appl. Phys. 65, 1666 (1989).
31. W. Braun, B. S. Kwak, A. Erbil, J. D. Budai, and B. J. Wilkens, Appl. Phys. Lett. 63, 467 (1993).
32. Y. Sakashita, T. Ono, H. Segawa, K. Tominaga, and M. Okada, J. Appl. Phys. 69, 8352 (1991).
33. M. de Keifser, J. F. M. Cillessen, R. B. F. Janssen, A. E. M. De Veirman, and D. M. de Leeuw, J. Appl. Phys. 79, 393 (1996).
34. G. R. Bai, H. L. M. Chang, H. K. Kim, C. M. Foster, and D. J. Lam, Appl. Phys. Lett. 64, 408 (1992); Y. Gao, G. Bai, K. L. Merkle, Y. Shi, H. L. M. Chang, Z. Shen, and D. J. Lam, J. Mater. Res. 8, 145 (1993).
35. G. R. Bai, H. L. M. Chang, H. K. Kim, C. M. Foster, and D. J. Lam, Appl. Phys. Lett. 64, 408 (1992); Y. Gao, G. Bai, K. L. Merkle, Y. Shi, H. L. M. Chang, Z. Shen, and D. J. Lam, J. Mater. Res. 8, 145 (1993).
36. G. R. Bai, H. L. M. Chang, C. M. Foster, Z. Shen, and D. J. Lam, J. Mater. Res. 9, 156 (1994).
37. H. You, H. L. M. Chang, R. P. Chiarello, and D. J. Lam, Mater. Res. Soc. Symp. Proc. 221, 181 (1990).
38. C. M. Foster, Z. Li, G. R. Bai, H. You, D. Guo, and H. L. M. Chang, Mater. Res. Soc. Symp. Proc. 341, 295 (1994).
39. C. M. Foster, Z. Li, M. Buckett, D. Miller, P. M. Baldo, L. E. Rehn, G. R. Bai, D. Guo, H. You and K. L. Merkle, J. Appl. Phys. 78, 2607 (1995).
40. J. S. Speck, A. C. Daykin, A. Seifert, A. E. Romanov, and W. Pompe, J. Appl. Phys. 78, 1696 (1995); C. M. Foster, W. Pompe, A. C. Daykin and J. S. Speck, ibid. 79, 1405 (1996).
41. J. S. Speck, A. C. Daykin, A. Seifert, A. E. Romanov, and W. Pompe, J. Appl. Phys. 78, 1696 (1995); C. M. Foster, W. Pompe, A. C. Daykin and J. S. Speck, ibid. 79, 1405 (1996).
42. K. D. Fahey, B. M. Clemens, and L. A. Wills, Appl. Phys. Lett. 67, 2480 (1995); C. M. Foster, R. Csencsits, P. M. Baldo, G. R. Bai, Z. Li, L. E. Rehn, L. A. Wills, and R. Hiskes, Proc. SPIE 2441, 279 (1995).
43. K. D. Fahey, B. M. Clemens, and L. A. Wills, Appl. Phys. Lett. 67, 2480 (1995); C. M. Foster, R. Csencsits, P. M. Baldo, G. R. Bai, Z. Li, L. E. Rehn, L. A. Wills, and R. Hiskes, Proc. SPIE 2441, 279 (1995).
44. C. M. Foster, S.-K. Chan, H. L. M. Chang, R. P. Chiarello, T. J. Zhang, J. Guo, and D. J. Lam, J. Appl. Phys. 73, 7823 (1993).
45. G. R. Bai, H. L. M. Chang, D. J. Lam, and Y. Gao, Appl. Phys. Lett. 62, 1754 (1993).
46. T. M. Rakhmatullina, V. I. Perchukov, T. R. Globus, and A. O. Olesk, J. Appl. Spectrosc. 51, 290 (1989).
47. J. M. Bennett and A. T. Glassman, in Handbook of Laser Science and Technology, Vol. 4, Optical Materials, edited by M. J. Weber (Chemical Rubber, Boca Raton, FL, 1988), Part 2.
48. A. Seifert, F. F. Lange, and J. S. Speck, J. Mater. Res. 10, 680 (1995).
49. G. Shirane and K. Suzuke, J. Phys. Soc. Jpn. 3, 333 (1952).
50. G. H. Haertling, Am. Ceram. Soc. Bull. 49, 564 (1970); D. Berlincourt, C. Cmolik, and H. Jaffe, Proc. IRE 48, 220 (1960).
51. G. H. Haertling, Am. Ceram. Soc. Bull. 49, 564 (1970); D. Berlincourt, C. Cmolik, and H. Jaffe, Proc. IRE 48, 220 (1960).
52. T. Hase and T. Shiosaki, Jpn. J. Appl. Phys. 1 30, 2159 (1991); T. Okamura, M. Adachi, T. Shiosaki, and A. Kawabata, ibid. 30, 1034 (1991).
53. T. Hase and T. Shiosaki, Jpn. J. Appl. Phys. 1 30, 2159 (1991); T. Okamura, M. Adachi, T. Shiosaki, and A. Kawabata, ibid. 30, 1034 (1991).
54. J. S. Horwitz, K. S. Grabowski, D. B. Chrisey, and R. E. Leuchtner, Appl. Phys. Lett. 59, 1565 (1991); R. Ramesh, B. Dutta, T. S. Ravi, J. Lee, T. Sands, and V. G. Keramidas, ibid. 64, 1588 (1994).
55. J. S. Horwitz, K. S. Grabowski, D. B. Chrisey, and R. E. Leuchtner, Appl. Phys. Lett. 59, 1565 (1991); R. Ramesh, B. Dutta, T. S. Ravi, J. Lee, T. Sands, and V. G. Keramidas, ibid. 64, 1588 (1994).
56. C. B. Eom, R. B. Van Dover, J. M. Phillips, D. J. Werder, J. H. Marshall, C. H. Chen, R. J. Cava, R. M. Fleming, and D. K. Fork, Appl. Phys. Lett. 63, 2570 (1993).
57. Z. Li, S.-K. Chan, M. Grimsditch, and E. S. Zouboulis, J. Appl. Phys. 70, 7327 (1991).
58. K. Iijima, R. Takayama, Y. Tomita, and I. Ueda, J. Appl. Phys. 60, 2914 (1986).