Direct observation of capacitor switching using planar electrodes

Advanced Functional Materials

Volumn 20, Issue 20, 2010, Pages 3466-3475

  Balke, Nina ^a   Gajek, Martin ^b   Tagantsev, Alexander K ^c   Martin, Lane W ^d   Chu, Ying Hao ^e   Ramesh, Ramamoorthy ^b   Kalinin, Sergei V ^a  

^a OAK RIDGE NATIONAL LABORATORY   (United States)

^b UNIVERSITY OF CALIFORNIA   (United States)

^c EPFL   (Switzerland)

^d University of Illinois at Urbana Champaign   (United States)

^e NATIONAL CHIAO TUNG UNIVERSITY   (Taiwan)

Author keywords

capacitors; electrodes; ferroics; scanning probe microscopy; thin films

Indexed keywords

CAPACITOR STRUCTURES; CAPACITOR SWITCHING; DIRECT OBSERVATION; DOMAIN EVOLUTION; DOMAIN FORMATION; DOMAIN NUCLEATION; DOMAIN STRUCTURE; FERROELECTRIC POLARIZATION; FERROICS; IN-PLANE; INTERFACE CHARGE; LATERAL GROWTH; NUCLEATION SITES; PIEZORESPONSE FORCE MICROSCOPY; PLANAR ELECTRODE; SCANNING PROBES; SURFACE SCREENING; SWITCHING MECHANISM; SWITCHING PROCESS;

CAPACITORS; ELECTRODES; FERROELECTRICITY; GROWTH KINETICS; NUCLEATION; POLARIZATION; PROBES; SCANNING PROBE MICROSCOPY; SWITCHING; THIN FILMS; VISUALIZATION;

ELECTROLYTIC CAPACITORS;

EID: 78149455128     PISSN: 1616301X     EISSN: 16163028     Source Type: Journal    
DOI: 10.1002/adfm.201000475     Document Type: Article

References (55)

1. J. F. Scott, Ferroelectric memories, Springer, Heidelberg, Germany 2000.
2. a. L. Esaki, R. B. Laibowitz, P. J. Stiles, IBM Tech. Disc. Bull. 1971, 13, 2161
3. b) L. L. Chang, L. Esaki, IBM Tech. Disc. Bull. 1971, 14, 1250.
4. I. M. Ross, U. S. Patent 1957, Nr. 2, 791, 760.
5. R. Wolf, P. W. M. Blom, M. P. C. Krijn, U. S. Patent, 1996, Nr. 5, 541, 422.
6. E. Y. Tsymbal, H. Kohlstedt, Science 2006, 313, 181.
7. P. Maksymovych, S. Jesse, P. Yu, R. Ramesh, A. P. Baddorf, S. V. Kalinin, Science 2009, 324, 1421.
8. V. Garcia, S. Fusil, K. Bouzehouane, S. Enouz-Vedrenne, N. D. Mathur, A. Barthelemy, M. Bibes, Nature 2009, 460, 81.
9. A. Gruverman, D. Wu, H. Lu, Y. Wang, H. W. Jang, C. M. Folkman, M. Ye. Zhuravlev, D. Felker, M. Rzchowski, C.-B. Eom, E. Y. Tsymbal, Nano Lett. 2009, 9, 3539.
10. M. Alexe, C. Harnagea, D. Hesse, U. Gösele, Appl. Phys. Lett. 1999, 75, 1793.
11. W. Lee, H. Han, A. Lotnyk, M. A. Schubert, S. Senz, M. Alexe, D. Hesse, S. Baik, U. Gösele, Nat. Nanotechnol. 2008, 3, 402.
12. S. Shur, E. Rumyantsev, S. Makarov, J. Appl. Phys. 1998, 84, 445.
13. T. K. Song, S. Aggarwal, Y. Gallais, B. Nagaraj, R. Ramesh, Appl. Phys. Lett. 1998, 73, 3366.
14. O. Lohse, M. Grossmann, U. Boettger, D. Bolten, J. Appl. Phys. 2001, 89, 2332.
15. A. K. Tagantsev, I. Stolichnov, N. Setter, Phys. Rev. B 2002, 66, 214109.
16. S. Prasertchoung, V. Nagarajan, Z. Ma, R. Ramesh, Appl. Phys. Lett. 2004, 84, 3130.
17. J. Y. Jo, D. J. Kim, Y. S. Kim, S. B. Choe, T. K. Song, J. G. Yoon, T. W. Noh, Phys. Rev. Lett. 2006, 97, 247602.
18. A. Gruverman, Appl. Phys. Lett. 1999, 75, 1452.
19. S. Hong, E. L. Colla, E. Kim, D. V. Taylor, A. K. Tagantsev, P. Muralt, K. No, N. Setter, J. Appl. Phys. 1999, 86, 607.
20. H. Fujisawa, T. Yagi, M. Shimizu, H. Niu, Ferroelectrics 2002, 269, 21.
21. A. Gruverman, B. J. Rodriguez, C. Dehoff, J. D. Waldrep, A. I. Kingon, R. J. Nemanich, Appl. Phys Lett. 2005, 87, 082902.
22. D. J. Kim, J. Y. Jo, T. H. Kim, S. M. Yang, B. Chen, Y. S. Kim, T. W. Noh, Appl. Phys. Lett. 2007, 91, 132903.
23. A. Gruverman, D. Wu, H. J. Fan, I. Vrejoiu, M. Alexe, R. J. Harrison, J. F. Scott, J. Phys.: Condens. Matter 2008, 20, 342201.
24. A. Gruverman, D. Wu, J. F. Scott, Phys. Rev. Lett. 2008, 100, 097601.
25. P. Bintachitt, S. Trolier-McKinstry, K. Seal, S. Jesse, S. V. Kalinin, Appl. Phys. Lett. 2009, 94, 042906.
26. S. Hong, B. Ecabart, E. L. Colla, N. Setter, Appl. Phys. Lett. 2004, 84, 2382.
27. I. Stolichnov, L. Malin, E. Colla, A. K. Tagantsev, N. Setter, Appl. Phys. Lett. 2005, 86, 012902.
28. X. M. Lu, F. Schlaphof, S. Grafstrom, C. Loppacher, L. M. Eng, G. Suchaneck, G. Gerlach, Appl. Phys. Lett. 2002, 81, 3215.
29. J. S. Liu, H. Z. Zeng, A. L. Kholkin, J. Phys. D: Appl. Phys. 2007, 40, 7053.
30. R. Gysel, A. K. Tagantsev, I. Stolichnov, N. Setter, Appl. Phys. Lett. 2006, 89, 082906.
31. P. Shafer, F. Zavaliche, Y. H. Chu, P. L. Yang, M. P. Cruz, R. Ramesh, Appl. Phys. Lett. 2007, 90, 202909.
32. Y. H. Chu, L. W. Martin, M. B. Holcomb, M. Gajek, S. J. Han, Q. He, N. Balke, C. H. Yang, D. Lee, W. Hu, Q. Zhan, P. L. Yang, A. Fraile-Rodriguez, A. Scholl, S. X. Wang, R. Ramesh, Nat. Mater. 2008, 7, 478.
33. S. K. Streiffer, C. B. Parker, A. E. Romanov, M. J. Lefevre, L. Zhao, J. S. Speck, W. Pompe, C. M. Foster, G. R. Bai, J. Appl. Phys. 1998, 83, 2742.
34. Y. H. Chu, M. P. Cruz, C. H. Yang, L. W. Martin, P. L. Yang, J. X. Zhang, K. Lee, P. Yu, L. Q. Chen, R. Ramesh, Adv. Mater. 2007, 19, 2662.
35. H. Zheng, F. Straub, Q. Zhan, P.-L. Yang, W.-K. Hsieh, F. Zavaliche, Y.-H. Chu, U. Dahmen, R. Ramesh, Adv. Mater. 2006, 18, 2747.
36. N. Bassiri-Gharb, I. Fujii, E. Hong, S. Trolier-McKinstry, D. V. Taylor, D. Damjanovic, J. Electroceram. 2007, 19, 47.
37. S. Buhlmann, P. Muralt, Adv. Mater. 2008, 20, 3090.
38. G. W. Pabst, L. W. Martin, Y.-H. Chu, R. Ramesh, Appl. Phys. Lett. 2007, 90, 072902.
39. K. Abe, N. Yanase, T. Yasumoto, T. Kawakubo, J. Appl. Phys. 2002, 91, 323.
40. W. L. Warren, D. Dimos, G. E. Pike, B. A. Tuttle, M. V. Raymond, R. Ramesh, J. T. Evans, Appl. Phys. Lett. 1995, 67, 866.
41. M. Grossmann, O. Lohse, D. Bolten, U. Boettger, T. Schneller, R. Waser, J. Appl. Phys. 2002, 92, 2680.
42. A. K. Tagantsev, I. Stolichnov, N. Setter, J. S. Cross, J. Appl. Phys. 2004, 96, 6616.
43. V. Janovec, Czech. J. Phys. 1959, 9, 468.
44. A. K. Tagantsev, C. Pawlaczyk, K. Brooks, N. Setter, Integr. Ferroelectr. 1994, 4, 1.
45. G. Gerra, A. K. Tagantsev, N. Setter, Phys. Rev. Lett. 2005, 94, 107602.
46. C. J. Brennan, Integr. Ferroelectr. 1995, 7, 93.
47. G. Gerra, A. K. Tagantsev, N. Setter, Phys. Rev. Lett. 2007, 98, 207601.
48. S. V. Kalinin, D. A. Bonnell, T. Alvarez, X. Lei, Z. Hu, J. H. Ferris, Q. Zhang, S. Dunn, Nano Lett. 2002, 2, 589.
49. S. V. Kalinin, J. Shin, S. Jesse, D. Geohegan, A. P. Baddorf, Y. Lilach, M. Moskovits, A. Kolmakov, J. Appl. Phys. 2005, 98, 044503.
50. A. Kuroda, S. Kurimura, Y. Uesu, Appl. Phys. Lett. 1996, 69, 1565.
51. J. Bornarel, J. Lajzerow, Ferroelectrics 1972, 4, 177.
52. J. Kobayashi, Phys. Status Solidi 1967, 21, 151.
53. S. K. Streiffer, C. B. Parker, A. E. Romanov, M. J. Lefevre, L. Zhao, J. S. Speck, W. Pompe, C. M. Foster, G. R. Bai, J. Appl. Phys. 1998, 83, 2742.
54. R. Landauer, J. Appl. Phys. 1957, 28, 227.
55. P. Mokry, A. K. Tagantsev, J. Fousek, Phys. Rev. B 2007, 75, 094110.