Colossal dielectric constants in transition-metal oxides

European Physical Journal: Special Topics

Volumn 180, Issue 1, 2009, Pages 61-89

  Lunkenheimer, P ^a   Krohns, S ^a   Riegg, S ^a   Ebbinghaus, S G ^b   Reller, A ^a   Loidl, A ^a  

^a UNIVERSITY OF AUGSBURG   (Germany)

^b MARTIN LUTHER UNIVERSITY HALLE WITTENBERG   (Germany)

Author keywords

[No Author keywords available]

Indexed keywords

EID: 77954414279     PISSN: 19516355     EISSN: 19516401     Source Type: Journal    
DOI: 10.1140/epjst/e2010-01212-5     Document Type: Article

References (149)

1. M. A. Subramanian, D. Li, N. Duan, B. A. Reisner, A. W. Sleight, J. Solid State Chem. 151, 323 (2000).
2. C. C. Homes, T. Vogt, S. M. Shapiro, S. Wakimoto, A. P. Ramirez, Science 293, 673 (2001).
3. ISI Web of Science, Feb. 2010.
4. A. P. Ramirez, M. A. Subramanian, M. Gardel, G. Blumberg, D. Li, T. Vogt, S. M. Shapiro, Solid State Commun. 115, 217 (2000).
5. D. C. Sinclair, T. B. Adams, F. D. Morrison, A. R. West, Appl. Phys. Lett. 80, 2153 (2002).
6. M. A. Subramanian, A. W. Sleight, Solid State Sci. 4, 347 (2002).
7. L. He, J. B. Neaton, M. H. Cohen, D. Vanderbilt, C. C. Homes, Phys. Rev. B 65, 214112 (2002).
8. M. H. Cohen, J. B. Neaton, L. He, D. Vanderbilt, J. Appl. Phys. 94, 3299 (2003).
9. S.-Y. Chung, I.-D. Kim, S.-J. L. Kang, Nature Mat. 3, 774 (2004).
10. P. Lunkenheimer, V. Bobnar, A. V. Pronin, A. I. Ritus, A. A. Volkov, A. Loidl, Phys. Rev. B 66, 052105 (2002).
11. P. Lunkenheimer, R. Fichtl, S. G. Ebbinghaus, A. Loidl, Phys. Rev. B 70, 172102 (2004).
12. T. B. Adams, D. C. Sinclair, A. R. West, Adv. Mater. 14, 1321 (2002).
13. I. P. Raevski, S. A. Prosandeev, A. S. Bogatin, M. A. Malitskaya, L. Jastrabik, J. Appl. Phys. 93, 4130 (2003).
14. T. B. Adams, D. C. Sinclair, A. R. West, Phys. Rev. B 73, 094124 (2006).
15. J. C. Maxwell, A Treatise on Electricity and Magnetism (Clarendon Press, Oxford, 1873).
16. K. W. Wagner, Arch. Electrotech. 2, 371 (1914).
17. A. R. Hippel, Dielectric Materials and Applications (Artech House, Boston, 1954).
18. J. Ross Macdonald, Impedance Spectroscopy (John Wiley and Sons, New York, 1987).
19. A. P. Ramirez, G. Lawes, V. Butko, M. A. Subramanian, C. M. Varma, e-print [arXiv: cond-mat/0209498].
20. B. A. Bender, M.-J. Pan, Mat. Sci. Eng. B 117, 339 (2005).
21. J. L. Zhang, P. Zheng, C. L. Wang, M. L. Zhao, J. C. Li, J. F. Wang, Appl. Phys. Lett. 87, 142901 (2005).
22. G. Zang, J. Zhang, P. Zheng, J. Wang, C. Wang, J. Phys. D: Appl. Phys. 38, 1824 (2005).
23. S. V. Kalinin, J. Shin, G. M. Veith, A. P. Baddorf, M. V. Lobanov, H. Runge, M. Greenblatt, Appl. Phys. Lett. 86, 102902 (2005).
24. P. Fiorenza, R. Lo Nigro, C. Bongiorno, V. Raineri, M. C. Ferarrelli, D. C. Sinclair, A. R. West, Appl. Phys. Lett. 92, 182907 (2008).
25. C. C. Wang, L. W. Zhang, Appl. Phys. Lett. 88, 042906 (2006).
26. G. Deng, T. Yamada, P. Muralt, Appl. Phys. Lett. 91, 202903 (2007).
27. S. Krohns, P. Lunkenheimer, S. G. Ebbinghaus, A. Loidl, Appl. Phys. Lett. 91, 022910 (2007).
28. S. Krohns, P. Lunkenheimer, S. G. Ebbinghaus, A. Loidl, J. Appl. Phys. 103, 084107 (2008).
29. S. Krohns, J. Lu, P. Lunkenheimer, V. Brize, C. Autret-Lambert, M. Gervais, F. Gervais, F. Bouree, F. Porcher, A. Loidl, Eur. Phys. J. B 72, 173 (2009).
30. J. Sebald, S. Krohns, P. Lunkenheimer, S. G. Ebbinghaus, S. Riegg, A. Reller, A. Loidl, Solid State Commun. 150, 857 (2010).
31. B. Shri Parkash, K. B. R. Varma, Physica B 382, 312 (2006).
32. B. Shri Parkash, K. B. R. Varma, Physica B 403, 2246 (2008).
33. G. A. Samara, W. F. Hammetter, E. L. Venturini, Phys. Rev. B 41, 8974 (1990).
34. C. M. Rey, H. Mathias, L. R. Testardi, S. Skirius, Phys. Rev. B 45, 10 639 (1992).
35. G. P. Mazzara, S. Skirius, G. Cao, G. Chern, R. J. Clark, J. E. Crow, H. Mathias, J. W. O'Reilly, L. R. Testardi, Phys. Rev. B 47, 8119 (1993).
36. G. Chern, L. R. Song, J. B. Shi, Physica C 253, 97 (1995).
37. J. B. Shi, Physica C 305, 35 (1998).
38. G. Chern, W. K. Hsieh, M. F. Tai, K. S. Hsung, Phys. Rev. B 58, 1252 (1998).
39. J. Rivas, B. Rivas-Murias, A. Fondado, J. Mira, M. A. Senaris-Rodriguez, Appl. Phys. Lett. 85, 6224 (2004).
40. N. Biškup, A. de Andrés, J. L. Martinez, C. Perca, Phys. Rev. B 72, 024115 (2005).
41. J. L. Cohn, M. Peterca, J. J. Neumeier, Phys. Rev. B 70, 214433 (2004).
42. T. Park, Z. Nussinov, K. R. A. Hazzard, V. A. Sidorov, A. V. Balatsky, J. L. Sarrao, S.-W. Cheong, M. F. Hundley, J.-S. Lee, Q. X. Jia, J. D. Thompson, Phys. Rev. Lett. 94, 017002 (2005).
43. N. Ikeda, H. Ohsumi, K. Ohwada, K. Ishii, T. Inami, K. Kakurai, Y. Murakami, K. Yoshii, S. Mori, Y. Horibe, H. Kitô, Nature 436, 1136 (2005).
44. X. Q. Liu, S. Y. Wu, X. M. Chen, H. Y. Zhu, J. Appl. Phys. 104, 054114 (2008).
45. J. Sichelschmidt, M. Paraskevopoulos, M. Brando, R. Wehn, D. Ivannikov, F. Mayr, K. Pucher, J. Hemberger, A. Pimenov, H.-A. Krug von Nidda, P. Lunkenheimer, V. Yu. Ivanov, A. A. Mukhin, A. M. Balbashov, A. Loidl, Euro. Phys. J. B 20, 7 (2001).
46. V. Bobnar, P. Lunkenheimer, J. Hemberger, A. Loidl, F. Lichtenberg, J. Mannhart, Phys. Rev. B 65, 155115 (2002).
47. V. Bobnar, P. Lunkenheimer, M. Paraskevopoulos, A. Loidl, Phys. Rev. B 65, 184403 (2002).
48. A. I. Ritus, A. V. Pronin, A. A. Volkov, P. Lunkenheimer, A. Loidl, A. S. Shcheulin, A. I. Ryskin, Phys. Rev. B 65, 165209 (2002).
49. P. Lunkenheimer, T. Rudolf, J. Hemberger, A. Pimenov, S. Tachos, F. Lichtenberg, A. Loidl, Phys. Rev. B 68, 245108 (2003).
50. B. Renner, P. Lunkenheimer, M. Schetter, A. Loidl, A. Reller, S. G. Ebbinghaus, J. Appl. Phys. 96, 4400 (2004).
51. P. Lunkenheimer, T. Götzfried, R. Fichtl, S. Weber, T. Rudolf, A. Loidl, A. Reller, S. G. Ebbinghaus, J. Solid State Chem. 179, 3965 (2006).
52. S. Krohns, P. Lunkenheimer, Ch. Kant, A. V. Pronin, H. B. Brom, A. A. Nugroho, M. Diantoro, A. Loidl, Appl. Phys. Lett. 94, 122903 (2009).
53. S. Krohns, P. Lunkenheimer, A. Loidl, IOP Conf. Ser.: Mat. Sci. Eng. 8, 012014 (2010).
54. J. Halblützel, Helv. Phys. Acta. 12, 489 (1939).
55. M. E. Lines, A. M. Glass, Principles and applications of ferroelectrics and related materials (Clarendon Press, Oxford, 1979).
56. M. Fujimoto, W. D. Kingery, J. Am. Ceram. Soc. 68, 169 (1985).
57. C.-F. Yang, Jpn. J. Appl. Phys. 35, 1806 (1996).
58. A. J. Moulson, J. M. Herbert, Electroceramics (Chapman & Hall, London, 1990).
59. D. Starešinić, K. Biljaković, P. Lunkenheimer, A. Loidl, Solid State Commun. 137, 241 (2006).
60. F. Schrettle, P. Lunkenheimer, J. Hemberger, V. Yu. Ivanov, A. A. Mukhin, A. M. Balbashov, A. Loidl, Phys. Rev. Lett. 102, 207208 (2009).
61. L. E. Cross, Ferroelectrics 76, 241 (1987).
62. A. A. Bokov, Z.-G. Ye, J. Mat. Sci. 41, 31 (2006).
63. D. Viehland, S. J. Jang, L. E. Cross, M. Wuttig, J. Appl. Phys. 68, 2916 (1990).
64. V. Westphal, W. Kleemann, M. D. Glinchuk, Phys. Rev. Lett. 68, 847 (1992).
65. B. E. Vugmeister, H. Rabitz, Phys. Rev. B 57, 7581 (1998).
66. T. Portengen, T. Östreich, L. J. Sham, Phys. Rev. B 54, 17452 (1996).
67. C. D. Batista, Phys. Rev. Lett. 89, 166403 (2002).
68. A. P. Kampf, M. Sekania, G. I. Japaridze, P. Brune, J. Phys.: Condens. Matter 15, 5895 (2003).
69. P. Monceau, F. Ya. Nad, S. Brazovskii, Phys. Rev. Lett. 86, 4080 (2001).
70. K. A. Müller, H. Burkard, Phys. Rev. B 19, 3593 (1979).
71. R. Viana, P. Lunkenheimer, J. Hemberger, R. Böhmer, A. Loidl, Phys. Rev. B 50, 601 (1994).
72. J. Dumas, C. Schlenker, J. Marcus, R. Buder, Phys. Rev. Lett. 50, 757 (1983).
73. G. Grüner, Rev. Mod. Phys. 60, 1129 (1988).
74. R. M. Fleming, R. J. Cava, L. F. Schneemeyer, E. A. Rietman, R. G. Dunn, Phys. Rev. B 33, 5450 (1986).
75. R. J. Cava, P. Littlewood, R. M. Fleming, R. G. Dunn, E. A. Rietman, Phys. Rev. B 33, 2439 (1985).
76. P. B. Littlewood, Phys. Rev. B 36, 3108 (1987).
77. A. R. Long, Adv. Phys. 31, 553 (1982).
78. S. R. Elliott, Adv. Phys. 36, 135 (1987).
79. A. K. Jonscher, Nature 267, 673 (1977).
80. A. K. Jonscher, Dielectric Relaxations in Solids (Chelsea Dielectrics Press, London, 1983).
81. N. F. Mott, E. A. Davis, Electronic Processes in Non-Crystalline Materials (Clarendon Press, Oxford, 1979).
82. M. Pollak, T. H. Geballe, Phys. Rev. 122, 1742 (1961).
83. G. E. Pike, Phys. Rev. B 6, 1572 (1972).
84. P. Lunkenheimer, A. Loidl, C. R. Ottermann, K. Bange, Phys. Rev. B 44, 5927 (1991).
85. P. Lunkenheimer, M. Resch, A. Loidl, Y. Hidaka, Phys. Rev. Lett. 69, 498 (1992).
86. A. Seeger, P. Lunkenheimer, J. Hemberger, A. A. Mukhin, V. Yu. Ivanov, A. M. Balbashov, A. Loidl, J. Phys.: Cond. Matter 11, 3273 (1999).
87. T. G. Castner, Phil. Mag. 42, 873 (1980).
88. M. Capizzi, G. A. Thomas, F. DeRosa, R. N. Bhatt, T. M. Rice, Phys. Rev. Lett. 44, 1019 (1980).
89. H. F. Hess, K. Deconde, T. F. Rosenbaum, G. A. Thomas, Phys. Rev. B 25, 5578 (1982).
90. A. Pimenov, C. Hartinger, A. Loidl, A. A. Mukhin, V. Yu. Ivanov, A. M. Balbashov, Phys. Rev. B 59, 12419 (1999).
91. B. Kundys, N. Bellido, C. Martin, Ch. Simon, Eur. Phys. J. B 52, 199 (2006).
92. N. F. Mott, Metal-Insulator-Transitions (Taylor & Francis, London, 1990).
93. W. L. McMillan, Phys. Rev. B 24, 2739 (1981).
94. R. N. Bhatt, Phil. Mag. B 50, 189 (1984).
95. C. Aebischer, D. Baeriswyl, R. M. Noack, Phys. Rev. Lett. 86, 468 (2001).
96. F. Kremer, A. Schönhals (eds.), Broadband Dielectric Spectroscopy (Springer, Berlin, 2002).
97. T. van Dijk, A. J. Burggraaf, Phys. Status Solidi A 63, 229 (1981).
98. M. J. Verkerk, B. J. Middelhuis, A. J. Burggraaf, Solid State Ionics 6, 159 (1982).
99. H. Sillescu, J. Non-Cryst. Solids 243, 81 (1999).
100. M. D. Ediger, Annu. Rev. Phys. Chem. 51, 99 (2000).
101. P. Simon, Y. Gogotsi, Nature Mat. 7, 845 (2008).
102. Y. Yamada, O. Hino, S. Nohdo, R. Kanao, T. Inami, S. Katano, Phys. Rev. Lett. 77, 904 (1996).
103. M. Uehara, S. Mori, C. H. Chen, S.-W. Cheong, Nature 399, 560 (1999).
104. A. Moreo, S. Yunoki, E. Dagotto, Science 283, 2034 (1999).
105. E. Dagotto, T. Hotta, A. Moreo, Phys. Rep. 344, 1 (2001).
106. V. J. Emery, S. A. Kivelson, Physica C 209, 597 (1993).
107. J. M. Tranquada, B. J. Sternlieb, J. D. Axe, Y. Nakamura, S. Uchida, Nature 375, 561 (1995).
108. J. M. Tranquada, H. Woo, T. G. Perring, H. Goka, G. D. Gu, G. Xu, M. Fujita, K. Yamada, Nature 429, 534 (2004).
109. D. Reznik, L. Pintschovius, M. Ito, S. Iikubo, M. Sato, H. Goka, M. Fujita, K. Yamada, G. D. Gu, J. M. Tranquada, Nature 440, 1170 (2006).
110. C. H. Chen, S. W. Cheong, A. S. Cooper, Phys. Rev. Lett. 71, 2461 (1993).
111. V. Sachan, D. J. Buttrey, J. M. Tranquada, J. E. Lorenzo, G. Shirane, Phys. Rev. B 51, 12742 (1995).
112. S. H. Lee, S. W. Cheong, Phys. Rev. Lett. 79, 2514 (1997).
113. J. M. Tranquada, D. J. Buttrey, V. Sachan, Phys. Rev. B 54, 12318 (1996).
114. S. Yamanouchi, Y. Taguchi, Y. Tokura, Phys. Rev. Lett. 83, 5555 (1999).
115. C. H. Du, M. E. Ghazi, Y. Su, I. Pape, P. D. Hatton, S. D. Brown, W. G. Stirling, M. J. Cooper, S. W. Cheong, Phys. Rev. Lett. 84, 3911 (2000).
116. S. H. Lee, J. M. Tranquada, K. Yamada, D. J. Buttrey, Q. Li, S. W. Cheong, Phys. Rev. Lett. 88, 126401 (2002).
117. J. M. Tranquada, K. Nakajima, M. Braden, L. Pintschovius, R. J. McQueeney, Phys. Rev. Lett. 88, 075505 (2002).
118. K. Ishizaka, T. Arima, Y. Murakami, R. Kajimoto, H. Yoshizawa, N. Nagaosa, Y. Tokura, Phys. Rev. Lett. 92, 196404 (2004).
119. F. Rivadulla, M. A. López-Quintela, L. E. Hueso, C. Jardón, A. Fondado, J. Rivas, M. T. Causa, R. D. SánchezSolid State Commun. 110, 179 (1999).
120. S. Mercone, A. Wahl, A. Pautrat, M. Pollet, C. Simon, Phys. Rev. B 69, 174433 (2004).
121. J. Mira, A. Castro-Couceiro, M. Sánchez-Andújar, B. Rivas-Murias, J. Rivas, M. A. Señaris-Rodríguez, J. Phys. D: Appl. Phys. 39, 1192 (2006).
122. M. Filippi, B. Kundys, S. Agrestini, W. Prellier, H. Oyanagi, N. L. Saini, J. Appl. Phys. 106, 104116 (2009).
123. J. L. García-Muñoz, C. Frontera, B. Rivas-Murias, J. Mira, J. Appl. Phys. 105, 084116 (2009).
124. G. Deng, Z. He, P. Muralt, J. Appl. Phys. 105, 084106 (2009).
125. O. Bidault, P. Goux, M. Kchikech, M. Belkaoumi, M. Maglione, Phys. Rev. B 49, 7868 (1994).
126. U. Schneider, P. Lunkenheimer, A. Pimenov, R. Brand, A. Loidl, Ferroelectrics 249, 89 (2001).
127. Ch. Kant, T. Rudolf, F. Mayr, S. Krohns, P. Lunkenheimer, S. G. Ebbinghaus, A. Loidl, Phys. Rev. B 77, 045131 (2008).
128. Y. Lin, Y. B. Chen, T. Garret, S. W. Liu, C. L. Chen, L. Chen, R. P. Bontchev, A. Jacobson, J. C. Jiang, E. I. Meletis, Appl. Phys. Lett. 81, 631 (2002).
129. R. L. Nigro, R. G. Toro, G. Malandrino, I. L. Fragala, M. Losurdo, M. M. Giangregorio, G. Bruno, V. Raineri, P. Fiorenza, J. Phys. Chem. B 110, 17460 (2006).
130. P. Fiorenza, R. L. Nigro, A. Sciuto, P. Delugas, V. Raineri, R. G. Toro, M. R. Catalano, G. Malandrino, J. Appl. Phys. 105, 061634 (2009).
131. P. Lunkenheimer, U. Schneider, R. Brand, A. Loidl, Contemp. Phys. 41, 15 (2000).
132. L. Zhang, Z.-J. Tang, Phys. Rev. B 70, 174306 (2004).
133. A. Tselev, C. M. Brooks, S. M. Anlage, H. Zheng, L. Salamanca-Riba, R. Ramesh, M. A. Subramanian, Phys. Rev. B 70, 144101 (2004).
134. J. Yang, M. Shen, L. Fang, Mat. Lett. 59, 3990 (2005).
135. M. C. Ferrarelli, D. C. Sinclair, A. R. West, H. A. Dabkowska, A. Dabkowski, G. M. Luke, J. Mat. Chem. 19, 5916 (2009).
136. P. Lunkenheimer, A. Loidl, Phys. Rev. Lett. 91, 207601 (2003).
137. B. I. Shklovskii, A. L. Efros, Zh. Eksp. Teor. Fiz. 81, 406 (1981).
138. W. Kobayashi, I. Terasaki, Physica B 329, 771 (2003).
139. R. K. Grubbs, E. L. Venturini, P. G. Clem, J. J. Richardson, B. A. Tuttle, G. A. Samara, Phys. Rev. B 72, 104111 (2005).
140. S.-Y. Chung, S.-Y. Choi, T. Yamamoto, Y. Ikuhara, S.-J. L. Kang, Appl. Phys. Lett. 88, 091917 (2006).
141. M. Li, A. Feteira, D. C. Sinclair, A. R. West, Appl. Phys. Lett. 88, 232903 (2006).
142. M. Li, A. Feteira, D. C. Sinclair, A. R. West, Appl. Phys. Lett. 91, 132911 (2007).
143. V. Brize, C. Autret-Lambert, J. Wolfman, M. Gervais, P. Simon, F. Gervais, Solid State Science 11, 875 (2009).
144. J. J. Liu, C. G. Duan, W. G. Yin, W. N. Mei, R. W. Smith, J. R. Hardy, Phys. Rev. B 70, 144106 (2004).
145. J. J. Liu, C. G. Duan, W. N. Mei, R. W. Smith, J. R. Hardy, J. Appl. Phys. 98, 093703 (2005).
146. X. L. Zhou, P. Y. Du, Acta Phys. Sin. 54, 354 (2005).
147. M. C. Ferrarelli, T. B. Adams, A. Feteira, D. C. Sinclair, A. R. West, Appl. Phys. Lett. 89, 212904 (2006).
148. P. Lunkenheimer, G. Knebel, A. Pimenov, G. A. Emel'chenko, A. Loidl, Z. Phys. B 99, 507 (1996).
149. T. Götzfried, A. Reller, S. G. Ebbinghaus, Inorg. Chem. 44, 6550 (2005).