180° Ferroelectric Stripe Nanodomains in BiFeO3 Thin Films

Nano Letters

Volumn 15, Issue 10, 2015, Pages 6506-6513

  Chen, Zuhuang ^a   Liu, Jian ^b,c   Qi, Yajun ^d   Chen, Deyang ^a   Hsu, Shang Lin ^a   Damodaran, Anoop R ^a   He, Xiaoqing ^e   N'Diaye, Alpha T ^c   Rockett, Angus ^e,f   Martin, Lane W ^a,c,f  

^a University of California Berkeley   (United States)

^b UNIVERSITY OF CALIFORNIA   (United States)

^c LAWRENCE BERKELEY NATIONAL LABORATORY   (United States)

^d HUBEI UNIVERSITY   (China)

^e UNIVERSITY OF ILLINOIS AT URBANA CHAMPAIGN   (United States)

^f KYUSHU UNIVERSITY   (Japan)

Author keywords

BiFeO3; domain walls; exchange bias; ferroelectric; multiferroic; strain

Indexed keywords

CRYSTALS; FERROELECTRIC FILMS; FERROELECTRIC MATERIALS; FERROELECTRICITY; MAGNETIC DOMAINS; MAGNETIZATION; STRAIN; THIN FILMS;

BIFEO3; DEPOLARIZATION FIELDS; ELECTRONIC CONDUCTION; EXCHANGE BIAS; FERROELASTIC DOMAINS; FERROELECTRIC DOMAINS; METALLIC FERROMAGNETS; MULTIFERROICS;

DOMAIN WALLS;

EID: 84944313490     PISSN: 15306984     EISSN: 15306992     Source Type: Journal    
DOI: 10.1021/acs.nanolett.5b02031     Document Type: Article

References (53)

1. Tagantsev, A. K.; Cross, L. E.; Fousek, J. Ferroelectric Domains in Ferroelectric Crystals and Thin Films; Springer: New York, 2010.
2. Fousek, J.; Safrankova, M. Jpn. J. Appl. Phys. 1965, 4, 403-408 10.1143/JJAP.4.403
3. Streiffer, S.; Eastman, J.; Fong, D.; Thompson, C.; Munkholm, A.; Murty, M.; Auciello, O.; Bai, G.; Stephenson, G. Phys. Rev. Lett. 2002, 89, 067601 10.1103/PhysRevLett.89.067601
4. Pompe, W.; Gong, X.; Suo, Z.; Speck, J. S. J. Appl. Phys. 1993, 74, 6012-6019 10.1063/1.355215
5. Roytburd, A. L. Phase Transitions 1993, 45, 1-34 10.1080/01411599308203516
6. Setter, N.; Damjanovic, D.; Eng, L.; Fox, G.; Gevorgian, S.; Hong, S.; Kingon, A.; Kohlstedt, H.; Park, N. Y.; Stephenson, G. B.; Stolitchnov, I.; Taganstev, A. K.; Taylor, D. V.; Yamada, T.; Streiffer, S. K. J. Appl. Phys. 2006, 100, 051606 10.1063/1.2336999
7. Bratkovsky, A. M.; Levanyuk, A. P. Phys. Rev. B: Condens. Matter Mater. Phys. 2001, 63, 132103 10.1103/PhysRevB.63.132103
8. Lawless, W. N.; Fousek, J. J. Phys. Soc. Jpn. 1970, 28, 419-424 10.1143/JPSJ.28.419
9. Zubko, P.; Jecklin, N.; Stucki, N.; Lichtensteiger, C.; Rispens, G.; Triscone, J. M. Ferroelectrics 2012, 433, 127-137 10.1080/00150193.2012.678159
10. Catalan, G.; Seidel, J.; Ramesh, R.; Scott, J. F. Rev. Mod. Phys. 2012, 84, 119-156 10.1103/RevModPhys.84.119
11. Seidel, J.; Martin, L. W.; He, Q.; Zhan, Q.; Chu, Y.-H.; Rother, A.; Hawkridge, M. E.; Maksymovych, P.; Yu, P.; Gajek, M.; Balke, N.; Kalinin, S. V.; Gemming, S.; Wang, F.; Catalan, G.; Scott, J. F.; Spaldin, N. A.; Orenstein, J.; Ramesh, R. Nat. Mater. 2009, 8, 229-234 10.1038/nmat2373
12. Daraktchiev, M.; Catalan, G.; Scott, J. F. Phys. Rev. B: Condens. Matter Mater. Phys. 2010, 81, 224118 10.1103/PhysRevB.81.224118
13. Farokhipoor, S.; Magén, C.; Venkatesan, S.; Íñiguez, J.; Daumont, C. J. M.; Rubi, D.; Snoeck, E.; Mostovoy, M.; de Graaf, C.; Müller, A.; Döblinger, M.; Scheu, C.; Noheda, B. Nature 2014, 515, 379-383 10.1038/nature13918
14. Martin, L. W.; Schlom, D. G. Curr. Opin. Solid State Mater. Sci. 2012, 16, 199-215 10.1016/j.cossms.2012.03.001
15. Chu, Y.-H.; Zhan, Q.; Martin, L. W.; Cruz, M. P.; Yang, P. L.; Zavaliche, F.; Yang, S. Y.; Zhang, J.-X.; Chen, L. Q.; Schlom, D. G.; Lin, I. N.; Wu, T. B.; Ramesh, R. Adv. Mater. 2006, 18, 2307-2311 10.1002/adma.200601098
16. Chu, Y.-H.; He, Q.; Yang, C.-H.; Yu, P.; Martin, L. W.; Shafer, P.; Ramesh, R. Nano Lett. 2009, 9, 1726-1730 10.1021/nl900723j
17. Chen, Z. H.; Damodaran, A. R.; Xu, R.; Lee, S.; Martin, L. W. Appl. Phys. Lett. 2014, 104, 182908 10.1063/1.4875801
18. Yang, S. Y.; Seidel, J.; Byrnes, S. J.; Shafer, P.; Yang, C.-H.; Rossell, M. D.; Yu, P.; Chu, Y.-H.; Scott, J. F.; Ager, J. W.; Martin, L. W.; Ramesh, R. Nat. Nanotechnol. 2010, 5, 143-147 10.1038/nnano.2009.451
19. He, Q.; Yeh, C. H.; Yang, J. C.; Singh-Bhalla, G.; Liang, C. W.; Chiu, P. W.; Catalan, G.; Martin, L. W.; Chu, Y.-H.; Scott, J. F.; Ramesh, R. Phys. Rev. Lett. 2012, 108, 067203 10.1103/PhysRevLett.108.067203
20. Lubk, A.; Gemming, S.; Spaldin, N. A. Phys. Rev. B: Condens. Matter Mater. Phys. 2009, 80, 104110 10.1103/PhysRevB.80.104110
21. Eliseev, E. A.; Yudin, P. V.; Kalinin, S. V.; Setter, N.; Tagantsev, A. K.; Morozovska, A. N. Phys. Rev. B: Condens. Matter Mater. Phys. 2013, 87, 054111 10.1103/PhysRevB.87.054111
22. Gu, Y.; Li, M.; Morozovska, A. N.; Wang, Y.; Eliseev, E. A.; Gopalan, V.; Chen, L.-Q. Phys. Rev. B: Condens. Matter Mater. Phys. 2014, 89, 174111 10.1103/PhysRevB.89.174111
23. Schubert, J.; Trithaveesak, O.; Petraru, A.; Jia, C. L.; Uecker, R.; Reiche, P.; Schlom, D. G. Appl. Phys. Lett. 2003, 82, 3460-3462 10.1063/1.1575935
24. Tanaka, M.; Honjo, G. J. Phys. Soc. Jpn. 1964, 19, 954-970 10.1143/JPSJ.19.954
25. Luo, Z.; Chen, Z.; Yang, Y.; Liu, H. J.; Huang, C.; Huang, H.; Wang, H.; Yang, M. M.; Hu, C.; Pan, G.; Wen, W.; Li, X.; He, Q.; Sritharan, T.; Chu, Y.-H.; Chen, L.; Gao, C. Phys. Rev. B: Condens. Matter Mater. Phys. 2013, 88, 064103 10.1103/PhysRevB.88.064103
26. Catalan, G.; Janssens, A.; Rispens, G.; Csiszar, S.; Seeck, O.; Rijnders, G.; Blank, D. H. A.; Noheda, B. Phys. Rev. Lett. 2006, 96, 127602 10.1103/PhysRevLett.96.127602
27. Takahashi, R.; Dahl, O.; Eberg, E.; Grepstad, J. K.; Tybell, T. J. Appl. Phys. 2008, 104, 064109 10.1063/1.2978225
28. Chen, Z. H.; Qi, Y.; You, L.; Yang, P.; Huang, C. W.; Wang, J.; Sritharan, T.; Chen, L. Phys. Rev. B: Condens. Matter Mater. Phys. 2013, 88, 054114 10.1103/PhysRevB.88.054114
29. Kittel, C. Phys. Rev. 1946, 70, 965-971 10.1103/PhysRev.70.965
30. Schilling, A.; Adams, T. B.; Bowman, R. M.; Gregg, J. M.; Catalan, G.; Scott, J. F. Phys. Rev. B: Condens. Matter Mater. Phys. 2006, 74, 024115 10.1103/PhysRevB.74.024115
31. Chu, Y.-H.; Cruz, M. P.; Yang, C.-H.; Martin, L. W.; Yang, P. L.; Zhang, J. X.; Lee, K.; Yu, P.; Chen, L.-Q.; Ramesh, R. Adv. Mater. 2007, 19, 2662-2666 10.1002/adma.200602972
32. Kim, I.-T.; Jang, J. W.; Youn, H.-J.; Kim, C. H.; Hong, K. S. Appl. Phys. Lett. 1998, 72, 308-310 10.1063/1.120720
33. Thompson, C.; Fong, D. D.; Wang, R. V.; Jiang, F.; Streiffer, S. K.; Latifi, K.; Eastman, J. A.; Fuoss, P. H.; Stephenson, G. B. Appl. Phys. Lett. 2008, 93, 182901 10.1063/1.3013512
34. Xue, F.; Gu, Y. J.; Liang, L. Y.; Wang, Y.; Chen, L.-Q. Phys. Rev. B: Condens. Matter Mater. Phys. 2014, 90, 220101 10.1103/PhysRevB.90.220101
35. Jiang, Z.; Zhang, R.; Wang, D.; Sichuga, D.; Jia, C. L.; Bellaiche, L. Phys. Rev. B: Condens. Matter Mater. Phys. 2014, 89, 214113 10.1103/PhysRevB.89.214113
36. Kan, D.; Takeuchi, I. J. Appl. Phys. 2010, 108, 014104 10.1063/1.3452360
37. Nakamura, M.; Ogimoto, Y.; Tamaru, H.; Izumi, M.; Miyano, K. Appl. Phys. Lett. 2005, 86, 182504 10.1063/1.1923754
38. Junquera, J.; Ghosez, P. Nature 2003, 422, 506-509 10.1038/nature01501
39. Fong, D. D.; Kolpak, A. M.; Eastman, J. A.; Streiffer, S. K.; Fuoss, P. H.; Stephenson, G. B.; Thompson, C.; Kim, D. M.; Choi, K. J.; Eom, C. B.; Grinberg, I.; Rappe, A. M. Phys. Rev. Lett. 2006, 96, 127601 10.1103/PhysRevLett.96.127601
40. Chisholm, M. F.; Luo, W.; Oxley, M. P.; Pantelides, S. T.; Lee, H. N. Phys. Rev. Lett. 2010, 105, 197602 10.1103/PhysRevLett.105.197602
41. Lichtensteiger, C.; Triscone, J.-M.; Junquera, J.; Ghosez, P. Phys. Rev. Lett. 2005, 94, 047603-047606 10.1103/PhysRevLett.94.047603
42. Kornev, I.; Fu, H.; Bellaiche, L. Phys. Rev. Lett. 2004, 93, 196104 10.1103/PhysRevLett.93.196104
43. Fong, D. D.; Stephenson, G. B.; Streiffer, S. K.; Eastman, J. A.; Auciello, O.; Fuoss, P. H.; Thompson, C. Science 2004, 304, 1650-1653
44. Vlooswijk, A. H. G.; Noheda, B.; Catalan, G.; Janssens, A.; Barcones, B.; Rijnders, G.; Blank, D. H. A.; Venkatesan, S.; Kooi, B.; de Hosson, J. T. M. Appl. Phys. Lett. 2007, 91, 112901 10.1063/1.2783274
45. Nesterov, O.; Matzen, S.; Magen, C.; Vlooswijk, A. H. G.; Catalan, G.; Noheda, B. Appl. Phys. Lett. 2013, 103, 142901 10.1063/1.4823536
46. Béa, H.; Bibes, M.; Ott, F.; Dupé, B.; Zhu, X.-H.; Petit, S.; Fusil, S.; Deranlot, C.; Bouzehouane, K.; Barthélémy, A. Phys. Rev. Lett. 2008, 100, 017204 10.1103/PhysRevLett.100.017204
47. Martin, L. W.; Chu, Y.-H.; Holcomb, M. B.; Huijben, M.; Yu, P.; Han, S.-J.; Lee, D.; Wang, S. X.; Ramesh, R. Nano Lett. 2008, 8, 2050-2055 10.1021/nl801391m
48. Heron, J. T.; Schlom, D. G.; Ramesh, R. Appl. Phys. Rev. 2014, 1, 021303 10.1063/1.4870957
49. Ederer, C.; Spaldin, N. A. Phys. Rev. B: Condens. Matter Mater. Phys. 2005, 71, R060401 10.1103/PhysRevB.71.060401
50. Nogués, J.; Schuller, I. K. J. Magn. Magn. Mater. 1999, 192, 203-232 10.1016/S0304-8853(98)00266-2
51. He, Q.; Chu, Y. H.; Heron, J. T.; Yang, S. Y.; Liang, W. I.; Kuo, C. Y.; Lin, H. J.; Yu, P.; Liang, C. W.; Zeches, R. J.; Kuo, W. C.; Juang, J. Y.; Chen, C. T.; Arenholz, E.; Scholl, A.; Ramesh, R. Nat. Commun. 2011, 2, 225 10.1038/ncomms1221
52. Béa, H.; Bibes, M.; Cherifi, S.; Nolting, F.; Warot-Fonrose, B.; Petit, S.; Kreisel, J.; Fusil, S.; Herranz, G.; Deranlot, C.; Jacquet, E.; Bouzehouane, K.; Barthélémy, A. Appl. Phys. Lett. 2006, 89, 242114 10.1063/1.2402204
53. Trassin, M.; Clarkson, J. D.; Bowden, S. R.; Liu, J.; Heron, J. T.; Paull, R. J.; Arenholz, E.; Pierce, D. T.; Unguris, J. Phys. Rev. B: Condens. Matter Mater. Phys. 2013, 87, 134426 10.1103/PhysRevB.87.134426