Polar cation ordering: A route to introducing >10% bond strain into layered oxide films

Advanced Functional Materials

Volumn 24, Issue 43, 2014, Pages 6884-6891

  Nelson Cheeseman, Brittany B ^a,b   Zhou, Hua ^c   Balachandran, Prasanna V ^d   Fabbris, Gilberto ^c,e   Hoffman, Jason ^a   Haskel, Daniel ^c   Rondinelli, James M ^d,f   Bhattacharya, Anand ^a  

^a ARGONNE NATIONAL LABORATORY   (United States)

^b UNIVERSITY OF ST THOMAS   (United States)

^c ARGONNE NATIONAL LABORATORY   (United States)

^d Drexel University   (United States)

^e WASHINGTON UNIVERSITY   (United States)

^f Northwestern University   (United States)

Author keywords

[No Author keywords available]

Indexed keywords

ELECTRIC FIELDS; ELECTRONIC STRUCTURE; PEROVSKITE; SEMICONDUCTOR DOPING; TRANSITION METAL COMPOUNDS; TRANSITION METALS;

3D TRANSITION METALS; CHEMICAL COMPOSITIONS; CHEMICAL SUBSTITUTION; DIPOLAR INTERACTION; DIPOLE ELECTRIC FIELDS; PEROVSKITE FILMS; PEROVSKITE OXIDES; SUBSTRATE STRAIN;

OXIDE FILMS;

EID: 85027951044     PISSN: 1616301X     EISSN: 16163028     Source Type: Journal    
DOI: 10.1002/adfm.201401077     Document Type: Article

References (55)

1. S. Maekawa, " Physics of Transition Metal Oxides ", Ch. 1, (Eds: S. Maekawa, T. Tohyama, S. E. Barnes, S. Ishihara, W. Koshibae, G. Khaliullin), Springer, Berlin 2004.
2. E. Dagotto, Nanoscale phase separation and colossal magnetoresistance: The Physics of Manganites and Related Compounds, Springer, Berlin 2003.
3. Y. Ohta, T. Tohyama, S. Maekawa, Phys. Rev. B 1991, 43, 2968.
4. N. A. Hill, J. Phys. Chem. B 2000, 104, 6694.
5. H. Eisaki, N. Kaneko, D. L. Feng, A. Damascelli, P. K. Mang, K. M. Shen, Z.-X. Shen, M. Greven, Phys. Rev. B 2004, 69, 064512.
6. J. H. Haeni, P. Irvin, W. Chang, R. Uecker, P. Reiche, Y. L. Li, S. Choudhury, W. Tian, M. E. Hawley, B. Craigo, A. K. Tagantsev, X. Q. Pan, S. K. Streiffer, L. Q. Chen, S. W. Kirchoefer, J. Levy, D. G. Schlom, Nature 2004, 430, 758-761.
7. Y. Konishi, Z. Fang, M. Izumi, T. Manako, M. Kasai, H. Kuwahara, Y. Tokura, J. Phys. Soc. Jpn. 1999, 68, 3790-3793.
8. J. H. Lee, L. Fang, E. Vlahos, X. Ke, Y. W. Jung, L. F. Kourkoutis, J.-W. Kim, P. J. Ryan, T. Heeg, M. Roeckerath, V. Goian, M. Bernhagen, R. Uecker, P. Chris Hammel, K. M. Rabe, S. Kamba, J. Schubert, J. W. Freeland, D. A. Muller, C. J. Fennie, P. Schiffer, V. Gopalan, E. Johnston-Halperin, D. G. Schlom, Nature 2010, 466, 954-958.
9. H. Chen, D. P. Kumah, A. S. Disa, F. J. Walker, C. H. Ahn, S. Ismail-Beigi, Phys. Rev. Lett. 2013, 110, 186402.
10. H. Zhou, Y. Yacoby, V. Y. Butko, G. Logvenov, I. Božović, R. Pindak, Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 2010, 107, 8103-8108.
11. A. Gozar, G. Logvenov, L. F. Kourkoutis, A. T. Bollinger, L. A. Giannuzzi, D. A. Muller, I. Bozovic, Nature 2008, 455, 782-785.
12. J. P. Attfi eld, A. L. Kharlanov, J. A. McAllister, Nature 1998, 394, 157.
13. A. Warshel, M. Levitt, J. Mol. Biol. 1976, 103, 227-249.
14. Y. Yacoby, M. Sowwan, E. Stern, J. O. Cross, D. Brewe, R. Pindak, J. Pitney, E. M. Dufresne, R. Clarke, Nat. Mater. 2002, 1, 99-101.
15. P. V. Balachandran, D. Puggioni, J. M. Rondinelli, Inorg. Chem. 2013, 53, 336.
16. B. B. Nelson-Cheeseman, H. Zhou, J. D. Hoffman, P. V. Balachandran, J. M. Rondinelli, A. Bhattacharya, unpublished.
17. B. B. Nelson-Cheeseman, A. B. Shah, T. S. Santos, S. D. Bader, J.-M. Zuo, A. Bhattacharya, Appl. Phys. Lett. 2011, 98, 072505.
18. L. Yan, H. J. Niu, G. V. Duong, M. R. Suchomel, J. Bacsa, P. R. Chalker, J. Hadermann, G. van Tendeloo, M. J. Rosseinsky, Chem. Sci. 2011, 2, 261-272.
19. P. K. Davies, Curr. Opin. Solid State Mater. Sci. 1999, 4, 467-471.
20. F. Millange, V. Caignaert, B. Domengès, B. Raveau, Chem. Mater. 1998, 10, 1974.
21. A. Ohtomo, D. A. Muller, J. L. Grazul, H. Y. Hwang, Nature 2002, 419, 378.
22. P. A. Salvador, A.-M. Haghiri-Gosnet, B. Mercey, M. Hervieu, B. Raveau, Appl. Phys. Lett. 1999, 75, 2638.
23. A. Bhattacharya, S. J. May, S. G. E. te Velthuis, M. Warusawithana, X. Zhai, B. Jiang, J.-M. Zuo, M. R. Fitzsimmons, S. D. Bader, J. N. Eckstein, Phys. Rev. Lett. 2008, 100, 257203.
24. H. Yamada, M. Kawasaki, Y. Ogawa, Y. Tokura, Appl. Phys. Lett. 2002, 81, 4793.
25. M. P. Warusawithana, E. V. Colla, J. N. Eckstein, M. B. Weissman, Phys. Rev. Lett. 2003, 90, 036802.
26. H. N. Lee, H. M. Christen, M. F. Chisholm, C. M. Rouleau, D. H. Lowndes, Nature 2005, 433, 395-399.
27. S. J. May, P. J. Ryan, J. L. Roberston, J.-W. Kim, T. S. Santos, E. Karapetrova, J. L. Zarestky, X. Zhai, S. G. E. te Velthuis, J. N. Eckstein, S. D. Bader, A. Bhattacharya, Nat. Mater. 2009, 8, 892.
28. C. N. R. Rao, B. Raveau, Transition Metal Oxides, VCH, New York 1995.
29. D. D. Fong, C. Cionca, Y. Yacoby, G. B. Stephenson, J. A. Eastman, P. H. Fuoss, S. K. Streiffer, C. Thompson, R. Clarke, R. Pindak, E. A. Stern, Phys. Rev. B 2005, 71, 144112.
30. Y. Yacoby, H. Zhou, R. Pindak, I. Božović, Phys. Rev. B 2013, 87, 014108.
31. CRC handbook of Chemistry and Physics, (Ed: W. M. Haynes), 94 th edn, CRC press, Boca Raton 2014.
32. M. A. Korotin, V. I. Anisimov, D. I. Khomskii, G. A. Sawatzky, Phys. Rev. Lett. 1998, 80, 4305.
33. A. Sahiner, M. Croft, S. Guha, I. Perez, Z. Zhang, M. Greenblatt, P. A. Metcalf, H. Jahns, G. Liang, Phys. Rev. B 1995, 51, 5879.
34. F. de Groot, G. Vanko, P. Glatzel, J. Phys.: Condens. Matter 2009, 21, 104207.
35. A. Sahiner, M. Croft, Z. Zhang, M. Greenblatt, I. Perez, P. Metcalf, H. Jhans, G. Liang, Y. Jeon, Phys. Rev. B 1996, 53, 9745.
36. H. Tolentino, M. Medarde, A. Fontaine, F. Baudelet, E. Dartyge, D. Guay, G. Tourillon, Phys. Rev. B 1992, 45, 8091.
37. Y. Ohta, T. Tohyama, S. Maekawa, Phys. Rev. B 1991, 43, 2968.
38. J. Suntivich, H. A. Gasteiger, N. Yabuuchi, H. Nakanishi, J. B. Goodenough, Y. Shao-Horn, Nat. Chem. 2011, 3, 546-550.
39. J. Suntivich, K. J. May, J. B. Goodenough, H. A. Gasteiger, Y. A. Shao-Horn, Science 2011, 334, 1383-1385.
40. J. Suntivich, W. T. Hong, Y.-L. Lee, J. M. Rondinelli, J. B. Goodenough, B. Dabrowski, J. W. Freeland, Y. Shao-Horn, J. Phys. Chem. C 2014, 118, 1856-1863.
41. Y. A. Bychkov, E. I. Rashba, J. Phys. C: Solid State Phys. 1984, 17, 6039.
42. T. Koga, N. Junsaku, A. Tatsushi, T. Hideaki, Phys. Rev. Lett. 2002, 89, 046801.
43. I. M. Miron, G. Gaudin, S. Auffret, B. Rodmacq, A. Schuhl, S. Pizzini, J. Vogel, P. Gambardella, Nat. Mater. 2010, 9, 230-234.
44. Y. Shi, Y. Guo, X. Wang, A. J. Princep, D. Khalyavin, P. Manuel, Y. Michiue, A. Sato, K. Tsuda, S. Yu, M. Arai, Y. Shirako, M. Akaogi, N. Wang, K. Yamaura, A. T. Boothroyd, Nat. Mater. 2013, 12, 1024-1027.
45. B. Yildiz, MRS Bull. 2014, 39, 147.
46. J. P. Perdew, K. Burke, M. Ernzerhof, Phys. Rev. Lett. 1996, 77, 3865.
47. J. P. Perdew, A. Ruzsinszky, G. I. Csonka, O. A. Vydrov, G. E. Scuseria, L. A. Constantin, X. Zhou, K. Burke, Phys. Rev. Lett. 2008, 100, 136406.
48. S. L. Dudarev, G. A. Botton, S. Y. Savrasov, C. J. Humphreys, A. P. Sutton, Phys. Rev. B 1998, 57, 1505.
49. P. Giannozzi, S. Baroni, N. Bonini, M. Calandra, R. Car, C. Cavazzoni, D. Ceresoli, G. L. Chiarotti, M. Cococcioni, I. Dabo, A. Dal Corso, S. de Gironcoli, S. Fabris, G. Fratesi, R. Gebauer, U. Gerstmann, C. Gougoussis, A. Kokalj, M. Lazzeri, L. Martin-Samos, N. Marzari, F. Mauri, R. Mazzarello, S. Paolini, A. Pasquarello, L. Paulatto, C. Sbraccia, S. Scandolo, G. Sclauzero, A. P. Seitsonen, A. Smogunov, P. Umari, R. M. Wentzcovitch, J. Phys.: Condens. Matter 2009, 21, 395502.
50. D. Vanderbilt, Phys. Rev. B 1990, 41, 7892.
51. M. Methfessel, A. T. Paxton, Phys. Rev. B 1989, 40, 3616.
52. H. J. Monkhorst, J. D. Pack, Phys. Rev. B 1976, 13, 5188.
53. C. Gougoussis, M. Calandra, A. Seitsonen, F. Mauri, Phys. Rev. B 2009, 79, 045118.
54. C. J. Pickard, F. Mauri, Phys. Rev. B 2001, 63, 245101.
55. T. Yamamoto, X-Ray Spectrom. 2008, 37, 572-584.