Extrinsic contributions to the apparent thickness dependence of the dielectric constant in epitaxial Pb (Zr,Ti) O3 thin films

Physical Review B - Condensed Matter and Materials Physics

Volumn 75, Issue 22, 2007, Pages

  Pintilie, L ^a,b   Vrejoiu, I ^b   Hesse, D ^b   LeRhun, G ^b   Alexe, M ^b  

^a NATIONAL INSTITUTE OF MATERIALS PHYSICS   (Romania)

^b MAX PLANCK INSTITUTE OF MICROSTRUCTURE PHYSICS   (Germany)

Author keywords

[No Author keywords available]

Indexed keywords

EID: 34347323975     PISSN: 10980121     EISSN: 1550235X     Source Type: Journal    
DOI: 10.1103/PhysRevB.75.224113     Document Type: Article

References (89)

1. K. Uchino, Ferroelectric Devices (Marcel Dekker, New York, 2000).
2. J. F. Scott, in Advanced Microelectronics Series, edited by, K. Itoh, and, T. Sakurai, (Springer-Verlag, Berlin, 2000).
3. M. J. Haun, E. Furman, S. J. Jang, and L. E. Cross, Ferroelectrics FEROA8 0015-0193 99, 63 (1989).
4. J. A. Sanjurjo, E. Lopez-Cruz, and G. Burns, Phys. Rev. B PRBMDO 0163-1829 10.1103/PhysRevB.28.7260 28, 7260 (1983).
5. N. Sai, K. M. Rabe, and D. Vanderbilt, Phys. Rev. B PRBMDO 0163-1829 10.1103/PhysRevB.66.104108 66, 104108 (2002).
6. P. Ghosez (private communication).
7. M. Klee, R. Eusemann, R. Waser, W. Brand, and H. van Haal, J. Appl. Phys. JAPIAU 0021-8979 10.1063/1.351726 72, 1566 (1992).
8. T. Oikawa, M. Aratani, K. Funakubo, K. Saito, and M. Mizuhira, J. Appl. Phys. JAPIAU 0021-8979 10.1063/1.1645646 95, 3111 (2004).
9. S. Yokoyama, Y. Honda, H. Morioka, S. Okamotot, H. Funakubo, T. Iijima, H. Matsuda, K. Saito, T. Yamamoto, H. Okino, O. Sakata, and S. Kimura, J. Appl. Phys. JAPIAU 0021-8979 10.1063/1.2126156 98, 094106 (2005).
10. R. Takayama and Y. Tomita, J. Appl. Phys. JAPIAU 0021-8979 10.1063/1.342936 65, 1666 (1989).
11. C. M. Foster, G. R. Bai, R. Csencsits, J. Vetrone, R. Jammy, L. A. Wills, E. Carr, and J. Amanao, J. Appl. Phys. JAPIAU 0021-8979 10.1063/1.364239 81, 2349 (1997).
12. G. Burns and B. A. Scott, Solid State Commun. SSCOA4 0038-1098 10.1016/0038-1098(73)90621-2 13, 417 (1973).
13. G. Burns, Phys. Rev. B PLRBAQ 0556-2805 10.1103/PhysRevB.13.215 13, 215 (1976).
14. G. Burns and E. Burstein, Ferroelectrics FEROA8 0015-0193 7, 297 (1974).
15. D. K. Schroeder, Semiconductor Material and Device Characterization (Wiley-Interscience, New York, 1998).
16. N. A. Pertsev, G. Arlt, and A. G. Zembilgotov, Phys. Rev. Lett. PRLTAO 0031-9007 10.1103/PhysRevLett.76.1364 76, 1364 (1996).
17. N. A. Pertsev and A. Yu. Emelyanov, Phys. Rev. B PRBMDO 0163-1829 10.1103/PhysRevB.65.174115 65, 174115 (2002).
18. F. Xu, S. Trolier-McKinstry, W. Ren, B. Xu, Z. L. Xie, and K. J. Hemker, J. Appl. Phys. JAPIAU 0021-8979 10.1063/1.1325005 89, 1336 (2001).
19. A. Fouskova, J. Phys. Soc. Jpn. JUPSAU 0031-9015 10.1143/JPSJ.20.1625 20, 1625 (1965).
20. J. Fousek, Czech. J. Phys., Sect. A CKCFAH 0009-0700 10.1007/BF01689252 15, 412 (1965).
21. A. K. Jonscher, Dielectric Relaxation in Solids (Chelsea Dielectrics Press, London 1983).
22. J. M. Wesselinowa, S. Trimper, and K. Zabrocki, J. Phys.: Condens. Matter JCOMEL 0953-8984 10.1088/0953-8984/17/29/010 17, 4687 (2005).
23. K. R. Udayakumar, P. J. Schuele, J. Chen, S. Krupanidhi, and L. E. Cross, J. Appl. Phys. JAPIAU 0021-8979 10.1063/1.359508 77, 3981 (1995).
24. S. H. Kim, H. J. Woo, J. Ha, C. S. Hwang, H. R. Kim, and A. I. Kingon, Appl. Phys. Lett. APPLAB 0003-6951 10.1063/1.1370989 78, 2885 (2001).
25. J. F. Scott, D. Galt, J. C. Price, J. A. Beall, R. H. Ono, C. A. Paz de Araujo, and L. D. McMillan, Integr. Ferroelectr. IFEREU 1058-4587 6, 189 (1995).
26. S. Iakovlev, C. H. Solterbeck, and M. Es-Souni, Appl. Phys. Lett. APPLAB 0003-6951 10.1063/1.1504488 81, 1854 (2001).
27. R. Bouregba, G. Le Rhun, G. Poullain, and G. Leclerc, J. Appl. Phys. JAPIAU 0021-8979 10.1063/1.2170414 99, 034102 (2006).
28. X. J. Meng, J. L. Sun, J. Yu, L. X. Bo, C. P. Jiang, Q. Sun, S. L. Guo, and J. H. Chu, Appl. Phys. Lett. APPLAB 0003-6951 10.1063/1.1367301 78, 2548 (2001).
29. C. Zhou and D. M. Newns, J. Appl. Phys. JAPIAU 0021-8979 10.1063/1.366147 82, 3081 (1997).
30. K. Natori, D. Otani, and N. Sano, Appl. Phys. Lett. APPLAB 0003-6951 10.1063/1.121930 73, 632 (1998).
31. Y. Zheng, B. Wang, and C. H. Woo, Appl. Phys. Lett. APPLAB 0003-6951 10.1063/1.2177365 88, 092903 (2006).
32. A. M. Bratkovsky and A. P. Levanyuk, Phys. Rev. Lett. PRLTAO 0031-9007 10.1103/PhysRevLett.94.107601 94, 107601 (2005).
33. M. M. Saad, P. Baxter, R. M. Bowman, J. M. Gregg, F. D. Morrison, and J. F. Scott, J. Phys.: Condens. Matter JCOMEL 0953-8984 10.1088/0953-8984/16/41/L04 16, L451 (2004).
34. A. Lookman, R. M. Bowman, J. M. Gregg, J. Kut, S. Rios, M. Dawber, A. Ruediger, and J. F. Scott, J. Appl. Phys. JAPIAU 0021-8979 10.1063/1.1759084 96, 555 (2004).
35. M. M. Saad, R. M. Bowman, and J. M. Gregg, Appl. Phys. Lett. APPLAB 0003-6951 10.1063/1.1645318 84, 1159 (2004).
36. K. Igarashi, K. Koumoto, and H. Yanagida, J. Mater. Sci. JMTSAS 0022-2461 22, 2828 (1987).
37. R. E. Cohen, Nature (London) NATUAS 0028-0836 10.1038/358136a0 358, 136 (1992).
38. L. Despont, C. Koitzsch, F. Clerc, M. G. Garnier, P. Aebi, C. Lichtensteiger, J.-M. Triscone, F. J. Garcia de Abajo, E. Bousquet, and Ph. Ghosez, Phys. Rev. B PRBMDO 0163-1829 10.1103/PhysRevB.73.094110 73, 094110 (2006).
39. L. Lee, C. H. Choi, B. H. Park, T. W. Noh, and J. K. Lee, Appl. Phys. Lett. APPLAB 0003-6951 10.1063/1.121610 72, 3380 (1998).
40. H. Matsuura, New J. Phys. NJOPFM 1367-2630 2, 8.1 (2000).
41. L. Pintilie and M. Alexe, J. Appl. Phys. JAPIAU 0021-8979 10.1063/1.2148622 98, 124103 (2005).
42. S. M. Sze, Physics of Semiconductor Devices, 2nd ed. (Wiley, New York, 1981).
43. I. Vrejoiu, G. Le Rhun, L. Pintilie, D. Hesse, M. Alexe, and U. Gösele, Adv. Mater. ADVMEW 0935-9648 10.1002/adma.200502711 18, 1657 (2006).
44. I. Vrejoiu, G. Le Rhun, N. D. Zakharov, D. Hesse, L. Pintilie, and M. Alexe, Phil. Mag. PMHABF 1478-6435 86, 4477 (2006).
45. M. E. Lines and A. M. Glass, Principles and Applications of Ferroelectrics and Related Materials (Clarendon Press, Oxford, 1977).
46. H. Morioka, G. Asano, T. Oikawa, H. Funakubo, and K. Saito, Appl. Phys. Lett. APPLAB 0003-6951 10.1063/1.1586993 82, 4761 (2003).
47. H. Morioka, S. Yokoyama, T. Oikawa, H. Funakubo, and K. Saito, Appl. Phys. Lett. APPLAB 0003-6951 10.1063/1.1795357 85, 3516 (2004).
48. P. Zubko, D. J. Jung, and J. F. Scott, J. Appl. Phys. JAPIAU 0021-8979 10.1063/1.2382459 100, 114112 (2006).
49. J. C. Shin, C. S. Hwang, H. J. Kim, and S. O. Park, Appl. Phys. Lett. APPLAB 0003-6951 10.1063/1.125310 75, 3411 (1999).
50. G. W. Dietz and R. Waser, Thin Solid Films THSFAP 0040-6090 10.1016/S0040-6090(96)09073-6 299, 53 (1997).
51. C. Hwang, B. T. Lee, C. S. Kang, K. H. Lee, H. Cho, H. Hideki, W. D. Kim, S. I. Lee, and M. Y. Lee, J. Appl. Phys. JAPIAU 0021-8979 10.1063/1.369443 85, 287 (1999).
52. G. W. Dietz, M. Schumacher, R. Waser, S. K. Streiffer, C. Basceri, and A. I. Kingon, J. Appl. Phys. JAPIAU 0021-8979 10.1063/1.366045 82, 2359 (1997).
53. J. F. Scott, J. Phys.: Condens. Matter JCOMEL 0953-8984 10.1088/0953-8984/18/17/R02 18, R361 (2006).
54. C. R. Crowell and S. M. Sze, Solid-State Electron. SSELA5 0038-1101 10.1016/0038-1101(66)90127-4 9, 1035 (1965).
55. Y. J. Song, Y. Zhu, and S. B. Desu, Appl. Phys. Lett. APPLAB 0003-6951 10.1063/1.121099 72, 2686 (1998).
56. Z. G. Zhang, D. P. Chu, B. M. McGregor, P. Migliorato, K. Ohashi, K. Hasegawa, and T. Shimoda, Appl. Phys. Lett. APPLAB 0003-6951 10.1063/1.1613039 83, 2892 (2001).
57. J. Cheng, W. Zhu, N. Li, and L. E. Cross, J. Appl. Phys. JAPIAU 0021-8979 10.1063/1.1468905 91, 5997 (2002).
58. S. L. Miller, R. D. Nasby, J. R. Schwank, M. S. Rodgers, and P. V. Dressendorfer, J. Appl. Phys. JAPIAU 0021-8979 10.1063/1.346845 68, 6463 (1990).
59. F. Chai, J. Brews, R. Schrimpf, and D. Birnie, J. Appl. Phys. JAPIAU 0021-8979 10.1063/1.359823 78, 4766 (1995).
60. D. B. A. Rep and M. J. W. Prins, J. Appl. Phys. JAPIAU 0021-8979 10.1063/1.370609 85, 7923 (1999).
61. R. Bouregba and G. Poullain, J. Appl. Phys. JAPIAU 0021-8979 10.1063/1.1527212 93, 522 (2004).
62. J. F. Scott, Ferroelectrics FEROA8 0015-0193 232, 25 (1999).
63. S. Dey, P. Alluri, and J. Lee, Integr. Ferroelectr. IFEREU 1058-4587 7, 341 (1995).
64. R. Bouregba, G. Poullain, B. Vilquin, and G. Le Rhun, J. Appl. Phys. JAPIAU 0021-8979 10.1063/1.1566089 93, 5583 (2003).
65. E. J. Abram, D. C. Sinclair, and A. R. West, J. Electroceram. JOELFJ 1385-3449 10.1023/B:JECR.0000011215.56084.87 10, 165 (2003).
66. D. Szwagierczak and J. Kulawik, J. Eur. Ceram. Soc. JECSER 0955-2219 24, 1979 (2004).
67. G. P. Choi, J. H. Park, C. H. Lee, I. D. Kim, and H. G. Kim, Jpn. J. Appl. Phys., Part 1 JAPNDE 0021-4922 10.1143/JJAP.39.5151 39, 5151 (2000).
68. O. K. Tan, X. F. Chen, and W. Zhu, J. Mater. Sci. JMTSAS 0022-2461 38, 4353 (2003).
69. L. Pintilie, I. Vrejoiu, D. Hesse, G. LeRhun, and M. Alexe, Phys. Rev. B PRBMDO 0163-1829 10.1103/PhysRevB.75.104103 75, 104103 (2007).
70. J. Yu, T. Ischikawa, Y. Arai, S. Yoda, M. Itoh, and Y. Saita, Appl. Phys. Lett. APPLAB 0003-6951 10.1063/1.2123381 87, 252904 (2005).
71. Yu. I. Yuzyuk, R. Farhi, V. L. Lorman, L. M. Rabkin, L. A. Sapozhnikov, E. V. Sviridov, and I. N. Zakharachenko, J. Appl. Phys. JAPIAU 0021-8979 10.1063/1.368048 84, 452 (1998).
72. Y. H. Shin, V. R. Cooper, I. Grinberg, and A. M. Rappe, Phys. Rev. B PRBMDO 0163-1829 10.1103/PhysRevB.71.054104 71, 054104 (2005).
73. T. Y. Kim, H. M. Jang, and S. M. Cho, J. Appl. Phys. JAPIAU 0021-8979 10.1063/1.1421206 91, 336 (2002).
74. R. V. Vedrinskii, E. S. Nazarenko, M. P. Lemeshko, V. Nassif, O. Proux, A. A. Novakovich, and Y. Joly, Phys. Rev. B PRBMDO 0163-1829 10.1103/PhysRevB.73.134109 73, 134109 (2006).
75. G. Vincent, D. Bois, and P. Pinard, J. Appl. Phys. JAPIAU 0021-8979 10.1063/1.322194 46, 5173 (1975).
76. L. Pintilie, I. Boerasu, M. J. M. Gomes, T. Zhao, R. Ramesh, and M. Alexe, J. Appl. Phys. JAPIAU 0021-8979 10.1063/1.2148623 98, 124104 (2005).
77. I. Pintilie, L. Pintilie, K. Irmscher, and B. Thomas, Appl. Phys. Lett. APPLAB 0003-6951 10.1063/1.1529314 81, 4841 (2002).
78. Y. Xiao, V. B. Shenoy, and K. Bhattacharya, Phys. Rev. Lett. PRLTAO 0031-9007 10.1103/PhysRevLett.95.247603 95, 247603 (2005).
79. V. Nagarajan, A. Roytburd, A. Stanishevsky, S. Prasertchoung, T. Zhao, L. Chen, J. Melngailis, O. Auciello, and R. Ramesh, Nat. Mater. NMAACR 1476-1122 10.1038/nmat800 2, 43 (2003).
80. G. Le Rhun, I. Vrejoiu, L. Pintilie, D. Hesse, M. Alexe and U. Gösele, Nanotechnology NNOTER 0957-4484 10.1088/0957-4484/17/13/013 17, 3154 (2006).
81. C. Harnagea, A. Pignolet, M. Alexe, D. Hesse, and U. Gösele, Appl. Phys. A: Mater. Sci. Process. APAMFC 0947-8396 10.1007/s003390050045 70, 261 (2000).
82. D. Damjanovic, Rep. Prog. Phys. RPPHAG 0034-4885 10.1088/0034-4885/61/9/ 002 61, 1267 (1998).
83. A. F. Devonshire, Philos. Mag. PHMAA4 0031-8086 42, 1065 (1951).
84. C. Harnagea, Ph.D. thesis, Martin Luther University, Halle, Germany, 2000.
85. G. Zavala, J. H. Fendler, and S. Trolier-McKinstry, J. Appl. Phys. JAPIAU 0021-8979 10.1063/1.365350 81, 7480 (1997).
86. O. Kuffer, I. Maggio-Aprile, J.-M. Triscone, O. Fischer, and Ch. Renner, Appl. Phys. Lett. APPLAB 0003-6951 10.1063/1.1309017 77, 1701 (2000).
87. Jun Ouyang, S. Y. Yang, L. Chen, R. Ramesh, and A. L. Roytburd, Appl. Phys. Lett. APPLAB 0003-6951 10.1063/1.1771463 85, 278 (2004).
88. F. Jona and G. Shirane, Ferroelectric Crystals (Dover, New York, 1993).
89. V. Nagarajan, I. G. Jenkins, S. P. Alpay, H. Li, S. Aggarwal, L. Salamanca-Riba, A. L. Roytburd, and R. Ramesh, J. Appl. Phys. JAPIAU 0021-8979 10.1063/1.370772 86, 595 (1999).