High-quality single crystal growth of Bi-based perovskite ferroelectrics based on defect chemistry

Journal of the Ceramic Society of Japan

Volumn 116, Issue 1357, 2008, Pages 994-1001

  Noguchi, Yuji ^a   Tanabe, Ichiro ^a   Suzuki, Muneyasu ^a   Miyayama, Masaru ^a  

^a UNIVERSITY OF TOKYO   (Japan)

Author keywords

BNT BT; Defect; Ferroelectric; Perovskite; Single crystal

Indexed keywords

BARIUM COMPOUNDS; CALCULATIONS; CRYSTAL DEFECTS; CRYSTAL GROWTH; DEFECTS; FERROELECTRIC MATERIALS; PEROVSKITE; POLARIZATION;

AB INITIO CALCULATIONS; BI-BASED PEROVSKITE; BNT-BT; DEFECT CHEMISTRY; DEFECT DIPOLES; HIGH QUALITY SINGLE CRYSTALS; PIEZOELECTRIC PROPERTY; SPONTANEOUS POLARIZATIONS;

SINGLE CRYSTALS;

EID: 51149105717     PISSN: 18820743     EISSN: 13486535     Source Type: Journal    
DOI: 10.2109/jcersj2.116.994     Document Type: Article

References (111)

1. G. H. Haertling, J. Am. Ceram. Soc., 82, 797-818 (1999).
2. J. F. Scott, C. A. Araujo, B. M. Melnick, L. D. McMillan and R. Zuleeg, J. Appl. Phys., 70, 382-388 (1991).
3. S. E. Park and T. R. Shrout, IEEE Trans. Ultrason. Ferroelectr. Freq. Control, 44, 1140-1147 (1997).
4. S. B. Park and C. T. Sun, J. Am. Ceram. Soc., 78, 1475-1480 (1995).
5. 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, 1537-1539 (1992).
6. B. Noheda, J. A. Gonzalo, L. E. Cross, R. Guo, S. E. Park, D. E. Cox and G. Shirane, Phys. Rev. B, 61, 8687-8695 (2000).
7. R. Guo, L. E. Cross, S. E. Park, B. Noheda, D. E. Cox and G. Shirane, Phys. Rev. Lett., 84, 5423-5426 (2000).
8. B. H. Kim, J. W. Moon, Y. D. Song, N. Mizutani and K. Shinozaki, J. Ceram. Soc. Japan, 114, 603-606 (2006).
9. M. Kobune, Y. Maekawa, A. Mineshige, T. Yazawa and H. Nishioka, J. Ceram. Soc Japan, 114, 241-246 (2006).
10. J. S. Park, S. J. Yang, K. I. Lee and S. G. Kang, J. Ceram. Soc Japan, 114, 1089-1092 (2006).
11. T. Tsurumi, J. Ceram. Soc. Japan, 115, 17-22 (2007).
12. M. Aratani and H. Funakubo, Ferroelectrics, 260, 413-418 (2001).
13. K. Nagashima and H. Funakubo, Jpn. J. Appl. Phys., 39, 212-216 (2000).
14. G. Asano, T. Oikawa, H. Funakubo and K. Saito, Jpn. J. Appl. Phys., 42, L1083-L1086 (2003).
15. H. Morioka, G. Asano, T. Oikawa, H. Funakubo and K. Saito, Appl. Phys. Lett., 82, 4761-4763 (2003).
16. C. H. Lee, S. I. Lee and S. J. Kim, J. Ceram. Soc. Japan, 116, 158-162 (2008).
17. Y. Wang, K.-F. Cheung, S.-W. Or, H. Chan and H. Luo, J. Ceram. Soc. Japan, 116, 540-544 (2008).
18. H. Takahashi, Y. Numamoto, J. Tani and S. Tsurekawa, Jpn. J. Appl. Phys., 46, 7044-7047 (2007).
19. T. Karaki, K. Yan and M. Adachi, Jpn. J. Appl. Phys., 46, 7035-7038 (2007).
20. T. Karaki, K. Yan, T. Miyamoto and M. Adachi, Jpn. J. Appl. Phys., 46, L97-L98 (2007).
21. S. Wada, T. Muraishi, K. Yokoh, H. Kakemoto and T. Tsurumi, J. Korean Phys. Soc., 51, 874-877 (2007).
22. S. Wada, T. Muraishi, K. Yokoh, K. Yako, H. Kamemoto and T. Tsurumi, Ferroelectrics, 355, 37-49 (2007).
23. S. Wada, K. Takeda, T. Muraishi, H. Kakemoto, T. Tsurum and T. Kimura, Jpn. J. Appl. Phys., 46, 7039-7043 (2007).
24. T. Takenaka and K. Sakata, Ferroelectrics, 95, 153-156 (1989).
25. T. Takenaka, K. Sakata and K. Toda, Ferroelectrics, 106, 375-380 (1990).
26. T. Takenaka, K. Maruyama and K. Sakata, Jpn. J. Appl. Phys., 30, 2236-2239 (1991).
27. H. Nagata, M. Yoshida, Y. Makiuchi and T. Takenaka, Jpn. J. Appl. Phys., 42, 7401-7403 (2003).
28. A. Sasaki, T. Chiba, Y. Mamiya and E. Otsuki, Jpn. J. Appl. Phys., 38, 5564-5567 (1999).
29. A. Herabut and A. Safari, J. Am. Ceram. Soc., 80, 2954-2958 (1997).
30. S. B. Vakhrushev, V. A. Isupov, B. E. Kvyatkovsky, N. M. Okuneva, I. P. Pronin, G. A. Smolensky and P. P. Syrnikov, Ferroelectrics, 63, 153-160 (1985).
31. Z. W. Chen, A. Shui, Z. Y. Lu and P. G. Liu, J. Ceram. Soc. Japan, 114, 857-860 (2006).
32. S. Tashiro and K. Ishii, J. Ceram. Soc. Japan, 114, 386-391 (2006).
33. Y. Saito, H. Takao, T. Tani, T. Nonoyama, K. Takatori, T. Homma, T. Nagaya and M. Nakamura, Nature, 432, 84-87 (2004).
34. Y. P. Guo, K. Kakimoto and H. Ohsato, Appl. Phys. Lett., 85, 4121-4123 (2004).
35. Y. Kizaki, Y. Noguchi and M. Miyayama, Appl. Phys. Lett., 89, 142910 (2006).
36. E. Z. Li, H. Kakemoto, S. Wada and T. Tsurumi, J. Ceram. Soc. Japan, 115, 250-253 (2007).
37. C. Pithan, Y. Shiratori, A. Magrez, S. B. Mi, J. Dornseiffer and R. Waser, J. Ceram. Soc. Japan, 114, 995-1000 (2006).
38. T. Tani, J. Ceram. Soc. Japan, 114, 363-370 (2006).
39. Y. Sun, D. Xiao, L. Wu, D. Lin, J. Zhu, P. Yu, X. Li, Y. Wang, Y. Li, Y. Lin, Y. Zhuang and Q. Wei, J. Ceram. Soc. Japan, 116, 536-539 (2008).
40. C. A. Paz de Araujo, J. D. Cuchiaro, L. D. McMillan, M. C. Scott and J. F. Scott, Nature, 374, 627-629 (1995).
41. Y. Noguchi, M. Miyayama, K. Oikawa and T. Kamiyama, J. Appl. Phys., 95, 4261-4266 (2004).
42. Y. Noguchi, M. Miyayama, K. Oikawa, T. Kamiyama, M. Osada and M. Kakihana, Jpn. J. Appl. Phys., 41, 7062-7075 (2002).
43. H. Funakubo, M. Mitsuya, N. Nukaga and K. Ishikawa, Integrated Ferroelectrics, 30, 225-234 (2000).
44. F. Nagata, T. Takahashi, Y. Yano and T. Takenaka, Ferro-electrics, 261, 883-888 (2001).
45. H. Mitsumata and T. Mori, J. Ceram. Soc. Japan, 114, 705-708 (2006).
46. Y. Idemoto, T. Takahashi, N. Koura, J. W. Richardson and C. K. Loong, J. Ceram. Soc. Japan, 114, 630-637 (2006).
47. Y. Idemoto and S. Taniyama, J. Ceram. Soc. Japan, 115, 960-966 (2007).
48. S. E. Cummins and L. E. Cross, Appl. Phys. Lett., 10, 14-16 (1967).
49. S. E. Cummins and L. E. Cross, J. Appl. Phys., 39, 2268-2274 (1968).
50. T. Takenaka and K. Sakata, Ferroelectrics, 19, 172-172 (1978).
51. T. Takenaka and K. Sakata, Jpn. J. Appl. Phys., 19, 31-39 (1980).
52. T. Takenaka, J. Ceram. Soc. Japan, 110, 215-224 (2002).
53. H. Nagata, J. Ceram. Soc. Japan, 116, 271-277 (2008).
54. A. Watanabe, T. Fukui, K. Nogi, Y. Kizaki, Y. Noguchi and M. Miyayama, J. Ceram. Soc. Japan, 114, 97-101 (2006).
55. D. Y. Lu and M. Toda, J. Ceram. Soc. Japan, 114, 612-619 (2006).
56. H. Ogawa, M. Kimura, A. Ando and Y. Sakabe, Jpn. J. Appl. Phys., 40, 5715-5718 (2001).
57. T. Takeuchi, T. Tani and Y. Saito, Jpn. J. Appl. Phys., 39, 5577-5580 (2000).
58. C. Moure, L. Lascano, J. Tartaj and P. Duran, Ceram. Int., 29, 91-97 (2003).
59. H. X. Yan, H. T. Zhang, M. J. Reece and X. L. Dong, Appl. Phys. Lett., 87, 082911 (2005).
60. K. Kato, K. Suzuki, K. Nishizawa and T. Miki, Appl. Phys. Lett., 78, 1119-1121 (2001).
61. K. Kato, D. S. Fu, K. Suzuki, K. Tanaka, K. Nishizawa and T. Miki, Appl. Phys. Lett., 84, 3771-3773 (2004).
62. K. Kato, K. Suzuki, D. S. Fu, K. Nishizawa and T. Miki, Appl. Phys. Lett., 81, 3227-3229 (2002).
63. T. Kimura, J. Ceram. Soc. Japan, 114, 15-25 (2006).
64. S. Zhang, R. Xia, H. Hao, H. Liu and T. R. Shrout, Appl. Phys. Lett., 92, 152904 (2008).
65. Y. Watanabe, Y. Hiruma, H. Nagata and T. Takenaka, Ferroelectrics, 358, 1021-1025 (2007).
66. K. Yoshii, Y. Hiruma, H. Nagata and T. Takenaka, Jpn. J. Appl. Phys., 45, 4493-4496 (2006).
67. G. O. Jones, J. Kreisel, V. Jennings, M. A. Geday, P. A. Thomas and A. M. Glazer, Ferroelectrics, 270, 1377-1382 (2002).
68. G. O. Jones and P. A. Thomas, Acta Crystallogr. Sect. B-Struct. Commun., 58, 168-178 (2002).
69. D. L. West and D. A. Payne, J. Am. Ceram. Soc., 86, 769-774 (2003).
70. D. L. West and D. A. Payne, J. Am. Ceram. Soc., 86, 192-194 (2003).
71. H. W. Cheng, X. J. Zhang, S. T. Zhang, Y. Feng, Y. F. Chen, Z. G. Liu and G. X. Cheng, Appl. Phys. Lett., 85, 2319-2321 (2004).
72. X. X. Wang, K. W. Kwok, X. G. Tang, H. L. W. Chan and C. L. Choy, Solid State Commun., 129, 319-323 (2004).
73. H. D. Li, C. D. Feng and W. L. Yao, Mater. Lett., 58, 1194-1198 (2004).
74. X. X. Wang, S. W. Or, X. G. Tang, H. L. W. Chan, P. K. Choy and P. C. K. Liu, Solid State Commun., 134, 659-663 (2005).
75. B. J. Chu, J. H. Cho, Y. H. Lee, B. K. Kim and D. R. Chen, J. Ceram. Process. Res., 3, 231-234 (2002).
76. X. Y. Huang, C. H. Gao, Z. G. Chen and H. P. Liu, Journal of Rare Earths, 24, 321-324 (2006).
77. T. Kimura, T. Takahashi, T. Tani and Y. Saito, Ceram. Int., 30, 1161-1167 (2004).
78. D. S. Lee, S. J. Jeong, E. C. Park and J. S. Song, J. Electrogram., 17, 505-508 (2006).
79. J. S. Song, S. J. Jeong, I. S. Kim, D. S. Lee and E. C. Park, Ferroelectrics, 338, 1419-1424 (2006).
80. W. B. Wu, K. Fumoto, Y. Oishi, M. Okuyama and Y. Hamakawa, Jpn. J. Appl. Phys., 35, 1560-1563 (1996).
81. T. Watanabe, A. Saiki, K. Saito and H. Funakubo, J. Appl. Phys., 89, 3934-3938 (2001).
82. H. Irie, H. Saito, S. Ohkoshi and K. Hashimoto, Adv. Mater., 17, 491-494 (2005).
83. T. Watanabe and H. Funakubo, J. Appl. Phys., 100, 051602 (2006).
84. J. F. Scott and M. Dawber, Appl. Phys. Lett., 76, 3801-3803 (2000).
85. L. X. He and D. Vanderbilt, Phys. Rev. B, 68, 134103 (2003).
86. M. Dawber and J. F. Scott, Appl. Phys. Lett., 76, 1060-1062 (2000).
87. B. H. Park, B. S. Kang, S. D. Bu, T. W. Noh, J. Lee and W. Jo, Nature, 401, 682-684 (1999).
88. A. Snedden, P. Lightfoot, T. Dinges and M. S. Islam, J. Solid State Chem., 177, 3660-3665 (2004).
89. Y. J. Noguchi, I. Miwa, Y. Goshima and M. Miyayama, Jpn. J. Appl. Phys., 39, L1259-L1262 (2000).
90. Y. Noguchi and M. Miyayama, Appl. Phys. Lett., 78, 1903-1905 (2001).
91. T. Goto, Y. Noguchi, M. Soga and M. Miyayama, Mater. Res. Bull., 40, 1044-1051 (2005).
92. Y. Noguchi, T. Matsumoto and M. Miyayama, Key Eng. Mater., 320, 19-22 (2006).
93. Y. Kitanaka, S. Katayama, Y. Noguchi and M. Miyayama, Jpn. J. Appl. Phys., 46, 7028-7030 (2007).
94. Y. Kitanaka, Y. Noguchi and M. Miyayama, Appl. Phys. Lett., 90, 202904 (2007).
95. K. Yamamoto, Y. Kitanaka, M. Suzuki, M. Miyayama, Y. Noguchi, C. Moriyoshi and Y. Kuroiwa, Appl. Phys. Lett., 91, 162909 (2007).
96. Z. G. Ye, Curr. Opin. Solid State Mat. Sci., 6, 35-44 (2002).
97. X. J. Yi, H. C. Chen, W. W. Cao, M. L. Zhao, D. M. Yang, G. P. Ma, C. H. Yang and J. R. Han, J. Cryst. Growth, 281, 364-369 (2005).
98. S. Yoshimura, Y. Noguchi and M. Miyayama, Key Eng. Mater., 320, 35-38 (2006).
99. P. Hohenberg and W. Kohn, Phys. Rev., 136, 864-871 (1964).
100. W. Kohn and L. J. Sham, Phys. Rev., 140, 1133-1138 (1965).
101. J. P. Perdew, K. Burke and Y. Wang, Phys. Rev. B, 54, 16533-16539 (1996).
102. J. P. Perdew, K. Burke and M. Ernzerhof, Phys. Rev. Lett., 77, 3865-3868 (1996).
103. P. E. Blochl, Phys. Rev. B, 50, 17953-17979 (1994).
104. G. Kresse and J. Furthmuller, Phys. Rev. B, 54, 11169-11186 (1996).
105. G. Kresse and J. Furthmuller, Comput. Mater. Sci., 6, 15-50 (1996).
106. X. B. Ren, Nature Materials, 3, 91-94 (2004).
107. L. X. Zhang, W. Chen and X. Ren, Appl. Phys. Lett., 85, 5658-5660 (2004).
108. Y. Noguchi, T. Matsumoto and M. Miyayama, Jpn. J. Appl. Phys., 44, L570-L572 (2005).
109. Y. Noguchi, M. Soga, M. Takahashi and M. Miyayama, Jpn. J. Appl. Phys., 44, 6998-7002 (2005).
110. F. Izumi and K. Momma, Solid State Phenom., 130, 15-20 (2007).
111. Y. Kuroiwa, S. Aoyagi and A. Sawada, Phys. Rev. Lett., 87, 217601-217604 (2001).