Advanced electrical characterization of ferroelectric thin films: Facts and artifacts

Journal of Optoelectronics and Advanced Materials

Volumn 11, Issue 3, 2009, Pages 215-228

  Pintilie, L ^a  

^a NATIONAL INSTITUTE OF MATERIALS PHYSICS   (Romania)

Author keywords

Capacitance; Current; Electrode interface; Ferroelectric films; Hysteresis

Indexed keywords

CAPACITANCE; ELECTRIC CURRENTS; ELECTRIC VARIABLES MEASUREMENT; ELECTRODES; FERROELECTRIC THIN FILMS; FERROELECTRICITY; FILM PREPARATION; HYSTERESIS; HYSTERESIS LOOPS; MULTILAYERS;

ELECTRICAL CHARACTERIZATION; ELECTRICAL MEASUREMENT; ELECTRODE INTERFACE; FERROELECTRIC CAPACITORS; FERROELECTRIC INTERFACE; FERROELECTRIC MULTILAYER; HIGH-TECH APPLICATIONS; METAL-FERROELECTRIC METALS;

FERROELECTRIC FILMS;

EID: 76049102865     PISSN: 14544164     EISSN: None     Source Type: Journal    
DOI: None     Document Type: Review

References (72)

1. K. Uchino, Ferroelectric Devices, (Marcel Dekker, New York, 2000).
2. A. M. Glass and M. E. Lines, Principles and Applications of Ferroelectrics and Related Materials (Clarendon Press, Oxford, 1977).
3. J. F. Scott, Ferroelectric Memories, in Advanced Microelectronics series edited by K. Itoh and T. Sakurai (Springer-Verlag, Berlin, Heidelberg, 2000).
4. J. F. Scott, Ferroelectrics Review 1, 1(1998).
5. M. Dawber, K. M. Rabe, J. F. Scott, Rev. Mod. Phys. 77, 1083 (2005).
6. A.K. Tagantsev, V.O. Sherman, K. F. Astafiev, J. Venkatesh & N. Setter, Journal of Electroceramics, 11, 5-66, (2003).
7. J. F. Scott, Science 315, 954 (2007).
8. N. Izyumskaya, Y. I. Alivov, S. J. Cho, and H. Morkoc, H. Lee, Y. S. Kang, Critical Reviews in Solid State and Materials Sciences 32, 111 (2007).
9. N. Setter, D. Damjanovic, L. Eng, G. Fox, S. Gevorgian, S. Hong, A. Kingon, H. Kohlstedt, N. Y. Park, G. B. Stephenson, I. Stolitchnov, A. K. Taganstev, D. V. Taylor, T. Yamada, S. Streiffer, J. Appl. Phys. 100, 051606 (2006).
10. J. Schwarzkopf, R. Fornari, Progress in Crystal Growth and Characterization of Materials 52, 159-212 (2006).
11. S. K. Dey, J. J. Lee, P. Alluri, Jpn. J. Appl. Phys. 34, 3142 (1995).
12. J. F. Scott, Ann. Rev. Mater. Sci. 28, 79 (1998).
13. J. F. Scott, Jap. J. Appl. Phys. 38, 2272 (1999).
14. U. Ellerkmann, R. Liedtke, U. Boettger, R. Waser, Appl. Phys. Lett. 85, 4708 (2004).
15. Ho Jin Cho, Hyeong Joon Kim, Appl. Phys. Lett. 72, 786 (1998).
16. N. Sai, K. M. Rabe, D. Vanderbilt, Phys. Rev. B 66, 104108 (2002) .
17. M. Klee, R. Eusemann, R. Waser, W. Brand, H. van Haal, J. Appl. Phys. 72, 1566 (1992).
18. T. Oikawa, M. Aratani, K. Funakubo, K. Saito, M. Mizuhira, J. Appl. Phys. 95, 3111 (2004).
19. S. Yokoyama, Y. Honda, H. Morioka, S. Okamotot, H. Funakubo, T. Iijima, H. Matsuda, K. Saito, T. Yamamoto, H. Okino, O. Sakata, S. Kimura, J. Appl. Phys. 98, 94106 (2005).
20. C. M. Foster, G. R. Bai, R. Csencsits, J. Vetrone, R. Jammy, L. A. Wills, E. Carr, J. Amanao, J. Appl. Phys. 81, 2349 (1997).
21. D. Vanderbilt, R. D. King-Smith, Phys. Rev. B 48, 4442 (1993).
22. A.M. Bratkovsky, A.P. Levanyuk, Appl. Phys. Lett. 89, 253108 (2006).
23. R. E. Cohen, Nature 358, 136 (1992).
24. I. Vrejoiu, G. Le Rhun, L. Pintilie, D. Hesse, M. Alexe, U. Gösele, Advanced Materials 18, 1657 (2006).
25. I. Vrejoiu, G. Le Rhun, N. D. Zakharov, D. Hesse, L. Pintilie, M. Alexe, Philosophical Magazine 86, 4477 (2006).
26. I. Vrejoiu, Y. Zhu, G. Le Rhun, M. A. Schubert, D. Hesse, M. Alexe, Appl. Phys. Lett. 90, 072909 (2007).
27. J. A. Sanjurjo, E. Lopez-Cruz, and G. Burns, Phys. Rev. B 28, 7260 (1983).
28. I. Stolichnov, A. Tagantsev, J. Appl. Phys. 84, 3216 (1998).
29. J. D. Baniecki, T. Shioga, K. Kurihara, and N. Kamehara, J. Appl. Phys. 94, 6741 (2003)
30. J. Robertson, J. Appl. Phys. 93, 1054 (2003)
31. L. Pintilie M. Alexe, J. Appl. Phys. 98, 124103 (2005).
32. L. Pintilie M. Alexe, J. Appl. Phys. 98, 124103 (2005).
33. L. Pintilie, M. Alexe, J. Appl. Phys. 98, 124103 (2005); L. Pintilie, I. Boerasu, M. J. M. Gomes, T. Zhao, R. Ramesh, M. Alexe, J. Appl. Phys. 98, 124104 (2005).
34. I. Boerasu, L. Pintilie, M. Pereira, M. I. Vasilevskiy, M. J. M. Gomes, J. App. Phys. 93, 4776 (2003).
35. L. Pintilie, I. Vrejoiu, D. Hesse, G. LeRhun, and M. Alexe, Phys. Rev. B 75, 104103 (2007).
36. D. K. Schroeder, Semiconductor material and device characterization, (Wiley-Interscience, New York, 1998).
37. S. M. Sze, Physics of Semiconductor Devices, 2nd ed. (John Wiley & Sons, 1981), Chaps 7 and 10.
38. T. Tsurumi, T. Harigai, D. Tanaka, S. M. Nam, H. Kakemoto, S. Wada, K. Saito. Appl. Phys. Lett. 85, 5016 (2004).
39. R. Waser, O. Lohse, Integr. Ferroelectrics 21, 27 (1998).
40. L. Pintilie, M. Alexe, Appl. Phys. Lett. 87, 112903 (2005).
41. J. F. Scott, J. Phys.: Condens. Matter 20, 021001 (2008).
42. Mihara T., Watanabe H., 1995, 3, 5664.
43. T. Mihara and H. Watanabe, Jpn. J. Appl. Phys. 34, 5664 (1995); Jpn. J. Appl. Phys. 34, 5674 (1995).
44. P. W. Boom, R. M. Wolf, J. F. M. Cillessen, and M. P. C. M. Krijn, Phys. Rev. Lett. 73, 2107 (1994).
45. J. C. Shin, J. Park, C. S. Hwang, and H. J. Kim, J. Appl. Phys. 86, 506, (1999).
46. 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. 85, 287 (1999).
47. Y. S. Yang, S. J. Lee, S. H. Kim, B. G. Chae, and M. S. Jang, J. Appl. Phys. 84, 5005 (1998).
48. B. Nagarajan, S. Aggarwal, and R. Ramesh, J. Appl. Phys. 90, 375 (2001).
49. S. Bhattacharyya, A. Laha, and S. B. Krupanidhi, J. Appl. Phys. 91, 4543 (2002).
50. H. Schroeder, S. Schmitz, and P. Meuffels, Appl. Phys. Lett. 82, 781 (2003).
51. B. Chen, H. Yang, J. Miao, L. Zhao, L. X. Cao, B. Xu, X. G. Qiu, and B. R. Zhao, J. Appl. Phys. 97, 024106 (2005).
52. P. Zubko, D. J. Jung, and J. F. Scott, J. Appl. Phys. 100, 114113 (2006).
53. J. G. Simmons, Phys. Rev. Lett. 15, 967 (1965)
54. L. Pintilie, I. Vrejoiu, D. Hesse, G. LeRhun, and M. Alexe, Phys. Rev. B 75, 224113 (2007).
55. J Rybickiy, A Rybickay, S Feliziani and M Chybicki, J. Phys: Condens. Matter. 8, 2089 (1996).
56. M. L. Knotek, M. Pollak, T. M. Donovan, H. Kurtzman, Phys. Rev. Lett. 30, 853 (1973).
57. M.A. Angadi, S. M. Shivaprasad, J. Mater. Sci. Lett. 5, 405 (1986).
58. U. Boettger and V. Bryskin, "Hopping Conduction is Solids", Akademie Verlag, Berlin, 1985, pp. 55
59. H. M. Christen, E. D. Specht, S. Silliman, and K. S. Harshavardhan, Phys. Rev. B 68, 020101 (2003).
60. C. Bungaro and K. M. Rabe, Phys. Rev. B 69, 184101 (2004).
61. F. M. Pontes, E. Longo, J. A. Varela, and E. R. Leite, Appl. Phys. Lett. 84, 5470 (2004).
62. H. N. Lee, H. M. Christen, M. F. Chisholm, C. M. Rouleau, D. H. Lowndes, Nature 433, 395 (2005).
63. M. H. Corbett, R. M. Bowman, D. T. Ford, and J. M. Gregg, Appl. Phys. Lett. 79, 815 (2001).
64. L. Pintilie, K. Boldyreva, M. Alexe and D. Hesse, New J. Phys. 10, 013003 (2008) .
65. F. Jona, G. Shirane, F. Mazzi, and R. Pepinsky, Phys. Rev. 105, 849 (1957).
66. X. Dai, J-F. Li, and D. Viehland, Phys. Rev. B 51, 2651 (1995).
67. L. Pintilie, K. Boldyreva, M. Alexe, and D. Hesse, J. Appl. Phys. 103, 024101 (2008).
68. H. M. Christen, E. D. Specht, S. S. Silliman, and K. S. Harshavardhan, Phys. Rev. Lett. 68, 020101(R) (2003).
69. L. -Hock Ong, J. Osman, and D. R. Tilley, Phys. Rev. B 65, 134108 (2002).
70. S. Hao, G. Zhou, X. Wang, J. Wu, W. Duan, and B.- Lin Gu, Appl. Phys. Lett. 86, 232903 (2005) .
71. R. Ranjith and S. B. Krupanidhi, Appl. Phys. Lett. 91, 082907 (2007).
72. G. Robert, D. Damjanovic, and N. Setter, Appl. Phys. Lett. 77, 4413 (2000).