Review of ferroelectric domain imaging by piezoresponse force microscopy

Scanning Probe Microscopy

Volumn 2, Issue , 2007, Pages 173-214

  Kholkin, A L ^a   Kalinin, S V ^b   Roelofs, A ^c   Gruverman, A ^d  

^a UNIVERSITY OF AVEIRO   (Portugal)

^b OAK RIDGE NATIONAL LABORATORY   (United States)

^c SEAGATE TECHNOLOGY   (United States)

^d North Carolina State University   (United States)

Author keywords

[No Author keywords available]

Indexed keywords

EID: 84891436228     PISSN: None     EISSN: None     Source Type: Book    
DOI: 10.1007/978-0-387-28668-6_7     Document Type: Chapter

References (103)

1. J. F. Scott, Ferroelectric Memories (Springer, Heidelberg, 1993).
2. A. Gruverman in Encyclopedia of Nanoscience and Nanotechnology, edited by H. S. Nalwa (American Scienti.c Publishers, Los Angeles. 2004) Vol. 3, pp. 359-375.
3. L. M. Eng, M. Bummerlin, C. Loppacher, M. Guggisberg, R. Bennewitz, R. Luthi, E. Meyer, T. Huser, H. Heinzelmann, and H.-J. Guntherodt, Ferroelectrics 222, 153(1999).
4. A. Gruverman, O. Auciello, and H. Tokumoto, Annu. Rev. Mater. Sci. 28, 101(1998).
5. M. Abplanalp, L. Eng, and H. Güntherodt, Appl. Phys. A 66, S231(1998).
6. E. L. Colla, S. Hong, D. V. Taylor, A. K. Tagantsev, N. Setter, and K. No, Appl. Phys. Lett. 72, 2763(1998).
7. A. Roelofs, U. Boettger, R. Waser, F. Schlaphof, S. Trogisch, and L. Eng, Appl. Phys. Lett. 77, 3444(2000).
8. S. V. Kalinin and D. A. Bonnell, Phys. Rev. B 65, 125408(2002).
9. C. S. Ganpule, A. L. Roytburd, V. Nagarajan, B. K. Hill, S. B. Ogale, E. D. Williams, R. Ramesh, and J. F. Scott, Phys. Rev. B 65, 014101(2002).
10. C. Loppacher, F. Schlaphof, S. Schneider, U. Zerweck, S. Grafstrom, L. M. Eng, A. Roelofs, and R. Waser, Surface Science 483, 532, (2003).
11. P. Guthner and K. Dransfeld, Appl. Phys. Lett. 61, 1137(1992).
12. M. Alexe and A. Gruverman (eds.), Nanoscale Characterization of Ferroelectric Materials (Springer-Verlag, Berlin, 2004).
13. S. Hong (ed.), Nanoscale Phenomena in Ferroelectric Thin Films (Academic Publishers, Norwell MA, 2004).
14. L. Eng, H. Güntherod, G. Schneider, U. Köpke, and J. M. Saldana, Appl. Phys. Lett. 74, 233(1999).
15. C. S. Ganpule, V. Nagarajan, B. K. Hill, A. L. Roytburd, E. D. Williams, R. Ramesh, S. P. Alpay, A. Roelofs, R. Waser, and L. M. Eng, J. Appl. Phys. 91, 1477(2002).
16. C. Durkan, M. Welland, D. Chu, and P. Migliorato, Appl. Phys. Lett. 76, 366(2000).
17. S. Hong, J. Woo, H. Shin, J. U. Jeon, Y. E. Pak, E. Colla, N. Setter, E. Kim, and K. No, J. Appl. Phys. 89, 1377(1998).
18. E. Luo, Z. Xie, J. Xu, I. Wilson, and L. Zhao, Phys. Rev. B 61, 203(2000).
19. J. W. Hong, K. H. Noh, S. Park, S. I. Kwun, and Z. G. Khim, Phys. Rev. B 58, 5078(1998).
20. S. V. Kalinin and D. A. Bonnell, Appl. Phys. Lett. 78, 1116(2001).
21. F. Peter, K. Szot, R. Waser, B. Reichenberg, S. Tiedke, and J. Szade, Appl. Phys. Lett. 85, 2896(2004).
22. M. Abplanalp, J. Fousek, and P. Günter, Phys. Rev. Lett. 86, 5799(2001).
23. G. Zavala, J. H. Fendler, and S. McKinstry, J. Appl. Phys. 81, 7480(1997).
24. A. L. Kholkin, V. V. Shvartsman, A. Y. Emelyanov, R. Poyato, M. L. Calzada, and L. Pardo, Appl. Phys. Lett. 82, 2127(2003).
25. A. Y. Emelyanov, N. A. Pertsev, and A. L. Kholkin, Phys. Rev. B 66, 214108(2002).
26. K. Prume, A. Roelofs, T. Schmitz, B. Reichenberg, S. Tiedke, and R. Waser, Jpn. J. Appl. Phys. 41, 7198(2002).
27. J. W. Hong, D. S. Kahng, J. C. Shin, H. J. Kim, and Z. G. Khim, J. Vac. Sci. Technol. B 16, 2942(1998).
28. U. Rabe, K. Janser, and W. Arnold, Rev. Sci. Instrum. 67, 3281(1996).
29. B. Jaffe, W. R. Cook, and H. Jaffe, Piezoelectric Ceramics (Academic, London, 1971).
30. C. Harnagea, A. Pignolet, M. Alexe, D. Hesse, Integr. Ferroelectr. 38, 667(2001).
31. S. V. Kalinin, B. J. Rodriguez, S. Jesse, J. Shin, A. P. Baddorf, P. Gupta, H. Jain, D. B. Williams, and A. Gruverman. Microscopy and Microanalysis 12, 206(2006).
32. T. Tybell, C. H. Ahn, and J.-M. Triscone, Appl. Phys. Lett. 75, 856(1999).
33. T. Tybell, P. Paruch, T. Giamarchi, and J.-M. Triscone, Phys. Rev. Lett. 89, 097601(2002).
34. K. Terabe, M. Nakamura, S. Takekawa, K. Kitamura, S. Higuchi, Y. Gotoh, and Y. Cho, Appl. Phys. Lett. 82, 433(2003).
35. H. F. Hamann, Y. C. Martin, and H. K. Wickramasinghe, Appl. Phys. Lett. 84, 810(1994).
36. Y. Cho, S. Hashimoto, N. Odagawa, K. Tanaka, and Y. Hiranaga, Appl. Phys. Lett. 87, 232907(2005).
37. Y. Rosenwaks, D. Dahan, M. Molotskii, and G. Rosenman, Appl. Phys. Lett. 86, 012909(2005).
38. F. Jona and G. Shirane, Ferroelectric Crystals (Dover Publications, New York, 1993).
39. J. Giocondi and G. S. Rohrer, Chem. Mater. 13, 241(2001).
40. S. V. Kalinin, D. A. Bonnell, T. Alvarez, X. Lei, Z. Hu, J. H. Ferris, Q. Zhang, and S. Dunn, Nano Letters 2, 589(2002).
41. S. V. Kalinin, D. A. Bonnell, T. Alvarez, X. Lei, Z. Hu, R. Shao, and J. H. Ferris, Adv. Mat. 16, 795(2004).
42. X. Liu, K. Terabe, M. Nakamura, S. Takekawa, and K. Kitamura, J. Appl. Phys. 97, 064308(2005).
43. M. Molotskii, A. Agronin, P. Urenski, M. Shvebelman, G. Rosenman, and Y. Rosenwaks, Phys. Rev. Lett. 90, 107601(2003).
44. M. Molotskii, J. Appl. Phys. 93, 6234(2003).
45. S. V. Kalinin, E. Karapetian, and M. Kachanov, Phys. Rev. B 70, 184101(2004).
46. S. V. Kalinin, A. Gruverman, B. J. Rodriguez, J. Shin, A. P. Baddorf, E. Karapetian, and M. Kachanov, J. Appl. Phys. 97, 074305(2005).
47. A. N. Morozovska and E. A. Eliseev, Phys. Stat. Sol. (b) 242, R79(2005).
48. A. Y. Emelyanov, Phys. Rev. B 71, 132102(2005).
49. M. I. Molotskii and M. M. Shvebelman, Philos. Magaz. A 85, 1637(2005).
50. A. N. Morozovska and E. A. Eliseev, Physica B 373, 54(2006).
51. To avoid this limitation, used here was the expression for the demagnetization factor for prolate ellipsoid from J. A. Osborn, Phys. Rev. 67, 351(1945).
52. R. Landauer, J. Appl. Phys. 28, 227(1957).
53. J. Li, B. Nagaraj, H. Liang, W. Cao, C. H. Lee, and R. Ramesh, Appl. Phys. Lett. 84, 1174(2004).
54. C. Dehoff, B. J. Rodriguez, A. I. Kingon, R. J. Nemanich, A. Gruverman, and J. S. Cross, Rev. Sci. Instrum. 76. 023708(2005).
55. P. Paruch, T. Giamarchi, and J.-M. Triscone, Phys. Rev. Lett. 94, 197601(2005).
56. B. J. Rodriguez, R. J. Nemanich, A. Kingon, A. Gruverman, S. V. Kalinin, K. Terabe, X. Y. Liu, and K. Kitamura, Appl. Phys. Lett. 86, 012906(2005).
57. A. Gruverman, B. J. Rodriguez, C. Dehoff, J. D. Waldrep, A. I. Kingon, R. J. Nemanich, and J. S. Cross, Appl. Phys. Lett. 87, 082902(2005).
58. A. N. Kolmogorov, Izv. Akad. Nauk SSSR, Ser. Math. 3, 355(1937).
59. W. Jo, D. C. Kim, and J. W. Hong, Appl. Phys. Lett. 76, 390(2000).
60. A. Gruverman, H. Tokumoto, A. S. Prakash, S. Aggarwal, B. Yang, M. Wuttig, R. Ramesh, O. Auciello, and T. Venkatesan, Appl. Phys. Lett. 71, 3492(1997).
61. A. Gruverman and M. Tanaka, J. Appl. Phys. 89, 1836(2001).
62. C. S. Ganpule, A. L. Roytburd, V. Nagarajan, B. K. Hill, S. B. Ogale, E. D. Williams, R. Ramesh, and J. F. Scott, Phys. Rev. B 65, 014101(2001).
63. A. L. Kholkin, E. K. Akdogan, A. Safari, P.-F. Chauvy, and N. Setter, J. Appl. Phys. 89, 8066(2001).
64. A. L. Kholkin, E. L. Colla, A. K. Tagantsev, D. V. Taylor, and N. Setter, Appl. Phys. Lett. 68, 2577(1996).
65. Y. Zhang, I. S. Baturin, E. Aulbach, D. C. Lupascu, A. L. Kholkin, V. Y. Shur, and J. Rödel, Appl. Phys. Lett. 86, 012910(2005).
66. V. V. Shvartsman, N. A. Pertsev, J. M. Herrero, C. Zaldo, and A. L. Kholkin, J. Appl. Phys. 97, 104105(2005).
67. S. V. Kalinin, A. Gruverman, and D. A. Bonnell, Appl. Phys. Lett. 85, 795(2004).
68. A. L. Kholkin, I. K. Bdikin, V. V. Shvartsman, A. Orlova, D. Kiselev, and V. Bogomolov, MRS Proceedings 838 E, O7.6(2005).
69. A. Gruverman, A. Pignolet, K. M. Satyalakshmi, M. Alexe, N. D. Zakharov, and D. Hesse, Appl. Phys. Lett. 76, 106(2000).
70. A. Wu, P. M. Vilarinho, G. Suchaneck, and A. L. Kholkin, Nanotechnology 16, 2587(2005).
71. S. V. Kalinin, Appl. Phys. Lett. (submitted).
72. S. V. Kalinin and D. A. Bonnell, Phys. Rev. B 63, 125411(2001).
73. C. S. Ganpule, V. Nagarjan, H. Li, A. S. Ogale, D. E. Steinhauer, S. Aggarwal, E. Williams, R. Ramesh, and P. Wolf, Appl. Phys. Lett. 77, 292(2000).
74. P. Gupta, H. Jain, D. B. Williams, S. V. Kalinin, J. Shin, and A. P. Baddorf, Appl. Phys. Lett. 87, 172903(2005).
75. R. Waser (ed), Nanoelectronics and Information Technology: Advanced Electronic Materials and Novel Devices (Wiley-VCH, Berlin, 2005).
76. J. F. Scott, H. M. Duiker, P. D. Beale, B. Pouligny, K. Dimmler, M. Parris. D. Butler, and S. Eaton, Physica B+C 150, 160(1988).
77. P. Ghosez and K. M. Rabe, Appl. Phys. Lett. 76, 2767(2000).
78. A. Stanishevsky, S. Aggarwal, A. Prakash, J. Melngailis, and R. Ramesh, J. Vac. Sci. Technol. B 16, 3899(1998).
79. C. Ganpule, A. Stanishevsky, S. Aggarwal, J. Melngailis, E. Williams, R. Ramesh, V. Joshi, and C. P. Araujo, Appl. Phys. Lett. 75, 3874, (1999).
80. C. Ganpule, A. Stanishevsky, Q. Su, S. Aggarwal, J. Melngailis, E. Williams, and R. Ramesh, Appl. Phys. Lett. 75, 409(1999).
81. S. Bühlmann, B. Dwir, J. Baborowski, and P. Muralt, Appl. Phys. Lett. 80, 3195(2002).
82. H. Craighead and L. Schiavone, Appl. Phys. Lett. 48, 1748(1989).
83. M. Alexe, C. Harnagea, W. Erfurth, D. Hesse, and U. Gösele, Appl. Phys. A 70, 247(2000).
84. A. Seifert, A. Vojta, J. S. Speck, and F. F. Lange, J. Mat. Res. 11, 1470(1996).
85. H. Fujisawa, K. Morimoto, M. Shimizu, and H. Niu, Jpn. J. Appl. Phys. 39, 5446(2000).
86. R. Waser, T. Schneller, S. Hoffmann-Eifert, and P. Ehrhart, Integr. Ferroelectr. 36, 3(2001).
87. T. Schneller and R. Waser, Ferroelectrics 267, 293(2002).
88. A. Roelofs, T. Schneller, K. Szot, and R. Waser, Appl. Phys. Lett. 81, 5231(2002).
89. A. Gruverman, O. Auciello, and H. Tokumoto, Appl. Phys. Lett. 69, 3191(1996).
90. E. L. Colla, I. Stolichnov, P. E. Bradely, and N. Setter, Appl. Phys. Lett. 82, 1604(2003).
91. V. V. Shvartsman and A. L. Kholkin, Phys. Rev. B 69, 014102(2004).
92. I. K. Bdikin, V. V. Shvartsman, and A. L. Kholkin, Appl. Phys. Lett. 83, 4232(2003).
93. V. V. Shvartsman, A. Y. Emelyanov, A. L. Kholkin, and A. Safari, Appl. Phys. Lett. 81, 117(2002).
94. V. V. Shvartsman, A. L. Kholkin, M. Tyunina, and J. Levoska, Appl. Phys. Lett. 86, 222907(2005).
95. S. B. Vakhrushev, A. A. Naberezhnov, B. Dkhil, J.-M. Kiat, V. Shwartsman, A. Kholkin, B. Dorner, and A. Ivanov, AIP Conf. Proc. 677, 74(2003).
96. F. Bai, J. Li, and D. Viehland, Appl. Phys. Lett. 85, 2313(2004).
97. V. V. Shvartsman, M. Wojtas, S. Vakhrushev, and A. L. Kholkin, Mat. Res. Soc. Symp. Proc. 785, D4.11(2004).
98. O. Ambacher, J. Majewski, C. Miskys, A. Link, M. Hermann, M. Eickhoff, M. Stutzmann, F. Bernardini, V. Fiorentini, V. Tilak, B. Schaff, and L. F. Eastman, J. Phys.: Condens. Matt. 14, 3399(2002).
99. B. J. Rodriguez, A. Gruverman, A. I. Kingon, and R. J. Nemanich, Appl. Phys. Lett. 80, 4166(2002).
100. http://www.ntmdt.ru/SPM-Techniques
101. B. J. Rodrigues, S. V. Kalinin, J. Shin, J. Jesse, V. Grichko, T. Thundat, A. P. Baddorf, and A. Gruverman, J. Appl. Phys. (in press).
102. Y. Hiranaga and Y. Cho, Jpn. J. Appl. Phys. 44, 6960(2005).
103. S. V. Kalinin, D. A. Bonnell, T. Alvarez, X. Lei, Z. Hu, R. Shao, and J. H. Ferris, Adv. Mat. 16, 795(2004).