Direct probing of charge injection and polarization-controlled ionic mobility on ferroelectric LiNbo3 surfaces

Advanced Materials

Volumn 26, Issue 6, 2014, Pages 958-963

  Strelcov, Evgheni ^a   Ievlev, Anton V ^b   Jesse, Stephen ^a   Kravchenko, Ivan I ^a   Shur, Vladimir Y ^b   Kalinin, Sergei V ^a  

^a OAK RIDGE NATIONAL LABORATORY   (United States)

^b URAL FEDERAL UNIVERSITY   (Russian Federation)

Author keywords

ferroelectric; KPFM; LiNbO3; potential mapping; surface charge

Indexed keywords

ACTIVE REGIONS; FERROELECTRIC DOMAINS; IONIC MOBILITY; KELVIN PROBE FORCE MICROSCOPY; KPFM; LINBO3; PERIODICALLY POLED; POTENTIAL MAPPING;

ELECTRIC FIELDS; FERROELECTRIC MATERIALS; SURFACE CHARGE;

FERROELECTRICITY;

EID: 84893862923     PISSN: 09359648     EISSN: 15214095     Source Type: Journal    
DOI: 10.1002/adma.201304002     Document Type: Article

References (52)

1. a) A. Gruverman, A. Kholkin, Rep. Prog. Phys. 2006, 69, 2443
2. b) S. V. Kalinin, A. Rar, S. Jesse, IEEE Trans. Ultrason. Ferroelectr. Freq. Con. 2006, 53, 2226
3. c) N. Balke, I. Bdikin, S. V. Kalinin, A. L. Kholkin, J. Am. Ceram. Soc. 2009, 92, 1629.
4. J. F. Scott, Science 2007, 315, 954.
5. C. H. Ahn, T. Tybell, L. Antognazza, K. Char, R. H. Hammond, M. R. Beasley, O. Fischer, J. M. Triscone, Science 1997, 276, 1100.
6. a) P. Maksymovych, S. Jesse, P. Yu, R. Ramesh, A. P. Baddorf, S. V. Kalinin, Science 2009, 324, 1421
7. b) A. Gruverman, D. Wu, H. Lu, Y. Wang, H. W. Jang, C. M. Folkman, M. Y. Zhuravlev, D. Felker, M. Rzchowski, C. B. Eom, E. Y. Tsymbal, Nano Lett. 2009, 9, 3539
8. c) E. Y. Tsymbal, H. Kohlstedt, Science 2006, 313, 181.
9. a) B. J. Rodriguez, R. J. Nemanich, A. Kingon, A. Gruverman, S. V. Kalinin, K. Terabe, X. Y. Liu, K. Kitamura, Appl. Phys. Lett. 2005, 86, 012906
10. b) S. M. Yang, J. Y. Jo, D. J. Kim, H. Sung, T. W. Noh, H. N. Lee, J. G. Yoon, T. K. Song, Appl. Phys. Lett. 2008, 92, 252901
11. c) 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
12. d) P. Paruch, T. Giamarchi, T. Tybell, J. M. Triscone, J. Appl. Phys. 2006, 100, 051608
13. e) P. Paruch, T. Giamarchi, J. M. Triscone, Phys. Rev. Lett. 2005, 94, 197601
14. f) T. Tybell, P. Paruch, T. Giamarchi, J. M. Triscone, Phys. Rev. Lett. 2002, 89, 097601
15. g) N. A. Pertsev, A. Petraru, H. Kohlstedt, R. Waser, I. K. Bdikin, D. Kiselev, A. L. Kholkin, Nanotechnology 2008, 19, 375703.
16. A. L. Kholkin, I. K. Bdikin, V. V. Shvartsman, N. A. Pertsev, Nanotechnology 2007, 18, 095502.
17. A. Grigoriev, D. H. Do, D. M. Kim, C. B. Eom, B. Adams, E. M. Dufresne, P. G. Evans, Phys. Rev. Lett. 2006, 96, 187601.
18. a) H. J. Chang, S. V. Kalinin, S. Yang, P. Yu, S. Bhattacharya, P. P. Wu, N. Balke, S. Jesse, L. Q. Chen, R. Ramesh, S. J. Pennycook, A. Y. Borisevich, J. Appl. Phys. 2011, 110, 052014
19. b) C. T. Nelson, P. Gao, J. R. Jokisaari, C. Heikes, C. Adamo, A. Melville, S. H. Baek, C. M. Folkman, B. Winchester, Y. J. Gu, Y. M. Liu, K. Zhang, E. G. Wang, J. Y. Li, L. Q. Chen, C. B. Eom, D. G. Schlom, X. Q. Pan, Science 2011, 334, 968.
20. a) G. B. Stephenson, M. J. Highland, Phys. Rev. B 2011, 84, 064107
21. b) M. J. Highland, T. T. Fister, D. D. Fong, P. H. Fuoss, C. Thompson, J. A. Eastman, S. K. Streiffer, G. B. Stephenson, Phys. Rev. Lett. 2011, 107, 187602
22. c) M. J. Highland, T. T. Fister, M. I. Richard, D. D. Fong, P. H. Fuoss, C. Thompson, J. A. Eastman, S. K. Streiffer, G. B. Stephenson, Phys. Rev. Lett. 2010, 105, 167601.
23. a) S. V. Kalinin, C. Y. Johnson, D. A. Bonnell, J. Appl. Phys. 2002, 91, 3816
24. b) S. V. Kalinin, D. A. Bonnell, Phys. Rev. B 2001, 63, 125411.
25. a) S. V. Kalinin, D. A. Bonnell, J. Appl. Phys. 2000, 87, 3950
26. b) D. B. Li, M. H. Zhao, J. Garra, A. M. Kolpak, A. M. Rappe, D. A. Bonnell, J. M. Vohs, Nat. Mater. 2008, 7, 473
27. c) V. Y. Shur, J. Mater. Sci. 2006, 41, 199
28. d) J. W. P. Schmelzer, Nucleation Theory and Applications, Wiley-VCH, Weinheim, Germany 2005.
29. a) D. Y. He, L. J. Qiao, A. A. Volinsky, Y. Bai, M. Wu, W. Y. Chu, Appl. Phys. Lett. 2011, 98, 062905
30. b) D. Dahan, M. Molotskii, G. Rosenman, Y. Rosenwaks, Appl. Phys. Lett. 2006, 89, 152902
31. c) D. Y. He, L. J. Qiao, A. A. Volinsky, J. Appl. Phys. 2011, 110, 074104.
32. A. N. Morozovska, S. V. Svechnikov, E. A. Eliseev, S. Jesse, B. J. Rodriguez, S. V. Kalinin, J. Appl. Phys. 2007, 102, 114108.
33. a) V. Y. Shur, A. R. Akhmatkhanov, I. S. Baturin, E. V. Shishkina, J. Appl. Phys. 2012, 111, 014101
34. b) V. Y. Shur, Phase Transitions 1998, 65, 49.
35. a) Y. Kim, S. Buhlmann, S. Hong, S. H. Kim, K. No, Appl. Phys. Lett. 2007, 90, 072910
36. b) M. Lilienblum, E. Soergel, J. Appl. Phys. 2011, 110, 052018
37. c) Y. Kan, H. F. Bo, X. M. Lu, W. Cai, Y. F. Liu, J. S. Zhu, Appl. Phys. Lett. 2008, 92, 172910
38. d) E. I. Shishkin, V. Y. Shur, F. Schlaphof, L. M. Eng, Appl. Phys. Lett. 2006, 88, 252902.
39. a) M. Debska, J. Electrost. 2005, 63, 1017
40. b) V. Y. Shur, A. V. Ievlev, E. V. Nikolaeva, E. I. Shishkin, M. M. Neradovskiy, J. Appl. Phys. 2011, 110, 052017.
41. S. V. Kalinin, D. A. Bonnell, Nano Lett. 2004, 4, 555.
42. A. Kumar, T. M. Arruda, Y. Kim, I. N. Ivanov, S. Jesse, C. W. Bark, N. C. Bristowe, E. Artacho, P. B. Littlewood, C. B. Eom, S. V. Kalinin, ACS Nano 2012, 6, 3841.
43. a) Y. W. Xie, C. Bell, T. Yajima, Y. Hikita, H. Y. Hwang, Nano Lett. 2010, 10, 2588
44. b) F. Bi, D. F. Bogorin, C. Cen, C. W. Bark, J. W. Park, C. B. Eom, J. Levy, Appl. Phys. Lett. 2012, 97, 173110
45. c) C. W. Bark, P. Sharma, Y. Wang, S. H. Baek, S. Lee, S. Ryu, C. M. Folkman, T. R. Paudel, A. Kumar, S. V. Kalinin, A. Sokolov, E. Y. Tsymbal, M. S. Rzchowski, A. Gruverman, C. B. Eom, Nano Lett. 2012, 12, 1765.
46. a) J. A. Voorthuyzen, K. Keskin, P. Bergveld, Surf. Sci. 1987, 187, 201
47. b) I. Kiselev, M. Sommer, Thin Solid Films 2010, 518, 4533
48. c) X. Yang, B. J. Choi, A. B. K. Chen, I. W. Chen, ACS Nano 2013, 7, 2302.
49. E. Strelcov, S. Jesse, Y.-L. Huang, Y.-C. Teng, I. I. Kravchenko, Y.-H. Chu, V. S. Kalinin, ACS Nano 2013, 7, 6806.
50. a) Kelvin Probe Force Microscopy, (Eds:, E. S. Sadewasser, T. Glatzel, Springer Science + Business Media, New York 2011
51. b) W. Melitz, J. Shen, A. C. Kummel, S. Lee, Surf. Sci. Rep. 2011, 66, 1.
52. D. C. Coffey, D. S. Ginger, Nat. Mater. 2006, 5, 735.