In situ observations and tuning of physical and chemical phenomena on the surfaces of strongly correlated oxides

Advanced Functional Materials

Volumn 23, Issue 20, 2013, Pages 2477-2489

  Gai, Zheng ^a   Kalinin, S V ^a   Li, An Ping ^a   Shen, Jian ^b   Baddorf, A P ^a  

^a OAK RIDGE NATIONAL LABORATORY   (United States)

^b FUDAN UNIVERSITY   (China)

Author keywords

epitaxy; strongly correlated oxides; structure property relationships; thin films

Indexed keywords

CHEMICAL PHENOMENAS; CORRELATED MATERIALS; ELECTRONIC AND MAGNETIC PROPERTIES; IN-SITU CHARACTERIZATION; IN-SITU OBSERVATIONS; STRONG COUPLING; STRUCTURAL STUDIES; STRUCTURE PROPERTY RELATIONSHIPS;

CHEMICAL BONDS; EPITAXIAL GROWTH; MAGNETIC PROPERTIES; SURFACES; THIN FILMS;

CRYSTAL ATOMIC STRUCTURE;

EID: 84877829588     PISSN: 1616301X     EISSN: 16163028     Source Type: Journal    
DOI: 10.1002/adfm.201203425     Document Type: Article

References (92)

1. C. N. R. Rao, B. Raveau, Transition Metal Oxides: Structure, Properties, and Synthesis of Ceramic Oxides, 2nd ed., Wiley-VCH, New York/Weinheim 1998.
2. E. Dagotto, Science 2005, 309, 257.
3. H. Takagi, H. Y. Hwang, Science 2010, 327, 1601.
4. J. W. Freeland, K. E. Gray, L. Ozyuzer, P. Berghuis, E. Badica, J. Kavich, H. Zheng, J. F. Mitchell, Nat. Mater. 2004, 4, 62.
5. R. Wang, D. Fong, F. Jiang, M. Highland, P. Fuoss, C. Thompson, A. Kolpak, J. Eastman, S. Streiffer, A. Rappe, G. Stephenson, Phys. Rev. Lett. 2009, 102, 047601.
6. C. Renner, G. Aeppli, B.-G. Kim, Y.-A. Soh, S.-W. Cheong, Nature 2002, 416, 518.
7. M. Fäth, Science 1999, 285, 1540.
8. S. H. Pan, J. P. O'Neal, R. L. Badzey, C. Chamon, H. Ding, J. R. Engelbrecht, Z. Wang, H. Eisaki, S. Uchida, A. K. Gupta, K. W. Ng, E. W. Hudson, K. M. Lang, J. C. Davis, Nature 2001, 413, 282.
9. M. Vershinin, S. Misra, S. Ono, Y. Abe, Y. Ando, A. Yazdani, Science 2004, 303, 1995.
10. V. E. Henrich, P. A. Cox, The Surface Science of Metal Oxides, Cambridge University Press, Cambridge 1994.
11. N. Bickel, G. Schmidt, K. Heinz, K. Müller, Phys. Rev. Lett. 1989, 62, 2009.
12. S. Streiffer, J. Eastman, D. Fong, C. Thompson, A. Munkholm, M. Ramana Murty, O. Auciello, G. Bai, G. Stephenson, Phys. Rev. Lett. 2002, 89.
13. D. D. Fong, G. B. Stephenson, S. K. Streiffer, J. A. Eastman, O. Auciello, P. H. Fuoss, C. Thompson, Science 2004, 304, 1650.
14. D. B. Chrisey, G. K. Hubler, Pulse Laser Deposition of Thin Films; John Wiley & Sons: New York, 1994.
15. H. M. Christen, G. Eres, J. Phys.: Condens. Matter 2008, 20, 264005.
16. A. Ohtomo, H. Y. Hwang, Nature 2004, 427, 423.
17. D. P. Norton, Mater. Sci. Eng., R 2004, 43, 139.
18. H. W. Jang, D. A. Felker, C. W. Bark, Y. Wang, M. K. Niranjan, C. T. Nelson, Y. Zhang, D. Su, C. M. Folkman, S. H. Baek, S. Lee, K. Janicka, Y. Zhu, X. Q. Pan, D. D. Fong, E. Y. Tsymbal, M. S. Rzchowski, C. B. Eom, Science 2011, 331, 886.
19. T. J. Jackson, S. B. Palmer, J. Phys. D: Appl. Phys. 1994, 27, 1581.
20. M. Dawber, J. F. Scott, Rev. Mod. Phys. 2005, 77, 1083.
21. W. Eerenstein, N. D. Mathur, J. F. Scott, Nature 2006, 442, 759.
22. J. Wang, J. B. Neaton, H. Zheng, V. Nagarajan, S. B. Ogale, B. Liu, D. Viehland, V. Vaithyanathan, D. G. Schlom, U. V Waghmare, N. a Spaldin, K. M. Rabe, M. Wuttig, R. Ramesh, Science 2003, 299, 1719.
23. J. M. Rondinelli, N. A. Spaldin, Adv. Mater. 2011, 23, 3363.
24. W. Prellier, M. P. Singh, P. Murugavel, J. Phys. Condens. Matter 2005, 17, R803.
25. P. Willmott, J. Huber, Rev. Mod. Phys. 2000, 72, 315.
26. J. Shen, Z. Gai, J. Kirschner, Surf. Sci. Rep. 2004, 52, 163.
27. D. Dijkkamp, T. Venkatesan, X. D. Wu, S. A. Shaheen, N. Jisrawi, Y. H. Min-Lee, W. L. McLean, M. Croft, Appl. Phys. Lett. 1987, 51, 619.
28. J. X. Ma, D. T. Gillaspie, E. W. Plummer, J. Shen, Phys. Rev. Lett. 2005, 95, 237210.
29. P. R. Willmott, J. R. Huber, Rev. Mod. Phys. 2000, 72, 315.
30. P. R. Willmott, Prog. Surf. Sci. 2004, 76, 163.
31. M. N. R. Ashfold, F. Claeyssens, G. M. Fuge, S. J. Henley, Chem. Soc. Rev. 2004, 33, 23.
32. I. V Markov, Crystal Growth for Beginners: Fundamentals of Nucleation, Crystal Growth and Epitaxy, 2nd ed., World Scientific, New Jersey 2003.
33. H. Guo, D. Sun, W. Wang, Z. Gai, I. Ivan Kravchenko, J. Shao, L. Jiang, T. Z. Ward, P. C. Snijders, L. Yin, J. Shen, X. Xu, arXiv:1210.5989 [cond-mat.mtrl-sci] 2012.
34. J. Shin, S. V. V Kalinin, H. N. N. Lee, H. M. M. Christen, R. G. G. Moore, E. W. W. Plummer, a. P. P. Baddorf, Surface Science 2005, 581, 118.
35. J. Shin, V. B. Nascimento, a. Y. Borisevich, E. W. Plummer, S. V Kalinin, a. P. Baddorf, Phys. Rev. B 2008, 77, 245437.
36. W. Hong, H. N. Lee, M. Yoon, H. M. Christen, D. H. Lowndes, Z. Suo, Z. Zhang, Phys. Rev. Lett. 2005, 95, 95501.
37. A. Ohtomo, H. Y. Hwang, J. Appl. Phys. 2007, 102, 83704.
38. S. K. Sinha, R. Bhattacharya, S. K. Ray, I. Manna, Mater. Lett. 2011, 65, 146.
39. W. Wang, Z. Gai, M. Chi, J. D. Fowlkes, J. Yi, L. Zhu, X. Cheng, D. J. Keavney, P. C. Snijders, T. Z. Ward, J. Shen, X. Xu, Phys. Rev. B 2012, 85, 155411.
40. S. Metev, K. Meteva, Appl. Surf. Sci. 1989, 43, 402.
41. C. B. Eom, R. J. Cava, R. M. Fleming, J. M. Phillips, R. B. Vandover, J. H. Marshall, J. W. P. Hsu, J. J. Krajewski, W. F. Peck, Science 1992, 258, 1766.
42. J. P. Mercurio, J. H. Yi, M. Manier, P. Thomas, J. Alloys Compd. 2000, 308, 77.
43. H. N. Lee, D. Hesse, N. Zakharov, U. Gosele, Science 2002, 296, 2006.
44. M. E. Lines, A. M. Glass, Principles and Applications of Ferroelectrics and Related Materials, Clarendon press, Oxford 1977.
45. J. Junquera, M. Zimmer, P. Ordejon, P. Ghosez, Phys. Rev. B 2003, 67, 155327.
46. G. Gerra, A. K. Tagantsev, N. Setter, K. Parlinski, Phys. Rev. Lett. 2006, 96, 107603.
47. J. Junquera, P. Ghosez, Nature 2003, 422, 506.
48. M. Mayr, A. Moreo, J. A. Verges, J. Arispe, A. Feiguin, E. Dagotto, Phys. Rev. Lett. 2001, 86, 135.
49. M. Imada, A. Fujimori, Y. Tokura, Rev. Mod. Phys. 1998, 70, 1039.
50. E. Dagotto, T. Hotta, A. Moreo, Phys. Rep. 2001, 344, 1.
51. M. B. Salamon, M. Jaime, Rev. Mod. Phys. 2001, 73, 583.
52. G. Zhao, K. Conder, H. Keller, K. A. Müller, Nature 1996, 381, 676.
53. T. Egami, D. Louca, Phys. Rev. B 2002, 65, 094422.
54. H. Röder, J. Zang, A. Bishop, Phys. Rev. Lett. 1996, 76, 1356.
55. A. Millis, P. Littlewood, B. Shraiman, Phys. Rev. Lett. 1995, 74, 5144.
56. S. V Kalinin, D. A. Bonnell, Phys. Rev. B 2001, 63, 125411.
57. T. Tybell, C. H. Ahn, J. M. Triscone, Appl. Phys. Lett. 1999, 75, 856.
58. S. V Kalinin, C. Y. Johnson, D. A. Bonnell, J. Appl. Phys. 2002, 91, 3816.
59. F. Peter, K. Szot, R. Waser, B. Reichenberg, S. Tiedke, J. Szade, Appl. Phys. Lett. 2004, 85, 2896.
60. J. Shin, V. B. Nascimento, G. Geneste, J. Rundgren, E. W. Plummer, B. Dkhil, S. V Kalinin, A. P. Baddorf, Nano Lett. 2009, 9, 3720.
61. C. H. Ahn, K. M. Rabe, J. M. Triscone, Science 2004, 303, 488.
62. C. H. Ahn, J. M. Triscone, J. Mannhart, Nature 2003, 424, 1015.
63. N. Nakagawa, H. Y. Hwang, D. A. Muller, Nat. Mater. 2006, 5, 204.
64. J. Shin, S. V. Kalinin, A. Y. Borisevich, E. W. Plummer, A. P. Baddorf, Appl. Phys. Lett. 2007, 91, 202901.
65. N. Reyren, S. Thiel, A. D. Caviglia, L. F. Kourkoutis, G. Hammerl, C. Richter, C. W. Schneider, T. Kopp, A. S. Ruetschi, D. Jaccard, M. Gabay, D. A. Muller, J. M. Triscone, J. Mannhart, Science 2007, 317, 1196.
66. P. Maksymovych, S. Jesse, Y. Pu, R. Ramesh, A. P. Baddorf, S. V Kalinin, Science 2009, 324, 1421.
67. V. Garcia, S. Fusil, K. Bouzehouane, S. Enouz-Vedrenne, N. D. Mathur, A. Barthelemy, M. Bibes, Nature 2009, 460, 81.
68. K. S. Takahashi, M. Kawasaki, Y. Tokura, Appl. Phys. Lett. 2001, 79, 1324.
69. J. Hoppler, J. Stahn, C. Niedermayer, V. K. Malik, H. Bouyanfif, A. J. Drew, M. Rossle, A. Buzdin, G. Cristiani, H. U. Habermeier, B. Keimer, C. Bernhard, Nat. Mater. 2009, 8, 315.
70. R. G. Moore, J. D. Zhang, V. B. Nascimento, R. Jin, J. D. Guo, G. T. Wang, Z. Fang, D. Mandrus, E. W. Plummer, Science 2007, 318, 615.
71. U. Diebold, Appl. Phys. A 2003, A76, 681.
72. A. M. Kolpak, L. Dongbo, S. Rui, A. M. Rappe, D. A. Bonnell, Phys. Rev. Lett. 2008, 101, 036102 (4 pp.).
73. G. Herranz, M. Basletic, M. Bibes, C. Carretero, E. Tafra, E. Jacquet, K. Bouzehouane, C. Deranlot, A. Hamzic, J. M. Broto, A. Barthelemy, A. Fert, Phys. Rev. Lett. 2007, 98, 216803.
74. J. Shin, V. B. Nascimento, G. Geneste, J. Rundgren, E. W. Plummer, B. Dkhil, S. V Kalinin, A. P. Baddorf, Nano Lett. 2009, 9, 3720.
75. J. Shin, A. Y. Borisevich, V. Meunier, J. Zhou, E. W. Plummer, S. V Kalinin, A. P. Baddorf, ACS Nano 2010, 4, 4190.
76. K. Fuchigami, Z. Gai, T. Z. Ward, L. F. Yin, P. C. Snijders, E. W. Plummer, J. Shen, Phys. Rev. Lett. 2009, 102.
77. H. Zenia, G. Gehring, G. Banach, W. Temmerman, Phys. Rev. B 2005, 71, 024416.
78. Z. Fang, K. Terakura, J. Phys. Soc. Jpn. 2001, 70, 3356.
79. A. Filippetti, W. Pickett, Phys. Rev. B 2000, 62, 11571.
80. M. Calderõn, L. Brey, F. Guinea, Phys. Rev. B 1999, 60, 6698.
81. M. Quijada, J. Černe, H. D. Drew, K. H. Ahn, A. J. Millis, R. Shreekala, R. Ramesh, M. Rajeswari, T. Venkatesan, Phys. Rev. B 1998, 58, 16093.
82. T.-H. Kim, M. Angst, B. Hu, R. Jin, X. G. Zhang, J. F. Wendelken, E. W. Plummer, A.-P. Li, Proc. Natl. Acad. Sci. USA 2010, 107, 5272.
83. P. Popper, S. N. Ruddlesden, Acta Cryst. 1958, 11, 54.
84. M. A. Hossain, Z. Hu, M. W. Haverkort, T. Burnus, C. F. Chang, S. Klein, J. D. Denlinger, H. J. Lin, C. T. Chen, R. Mathieu, Y. Kaneko, Y. Tokura, S. Satow, Y. Yoshida, H. Takagi, A. Tanaka, I. S. Elfimov, G. A. Sawatzky, L. H. Tjeng, A. Damascelli, Phys. Rev. Lett. 2008, 101, 16404.
85. R. Mathieu, A. Asamitsu, Y. Kaneko, J. P. He, X. Z. Yu, R. Kumai, Y. Onose, N. Takeshita, T. Arima, H. Takagi, Y. Tokura, Phys. Rev. B 2005, 72, 92404.
86. S. A. Grigera, R. S. Perry, A. J. Schofield, M. Chiao, S. R. Julian, G. G. Lonzarich, S. I. Ikeda, Y. Maeno, A. J. Millis, A. P. Mackenzie, Science 2001, 294, 329.
87. R. S. Perry, L. M. Galvin, S. A. Grigera, L. Capogna, A. J. Schofield, A. P. Mackenzie, M. Chiao, S. R. Julian, S. I. Ikeda, S. Nakatsuji, Y. Maeno, C. Pfleiderer, Phys. Rev. Lett. 2001, 86, 2661.
88. M. B. Stone, M. D. Lumsden, R. Jin, B. C. Sales, D. Mandrus, S. E. Nagler, Y. Qiu, Phys. Rev. B 2006, 73, 174426.
89. T. H. Kim, Z. H. Wang, J. F. Wendelken, H. H. Weitering, W. Z. Li, A. P. Li, Rev. Sci. Instrum. 2007, 78, 7.
90. T.-H. Kim, X.-G. Zhang, D. M. Nicholson, B. M. Evans, N. S. Kulkarni, B. Radhakrishnan, E. A. Kenik, A.-P. Li, Nano lett. 2010, 10, 3096.
91. A. Moreo, S. Yunoki, E. Dagotto, Science 1999, 283, 2034.
92. K. H. Ahn, T. Lookman, A. R. Bishop, Nature 2004, 428, 401.