PbTiO3/SrTiO3(010)异质界面上的周期性失配位错及电子富集

陈星 田鹤 张泽

引用本文: 陈星, 田鹤, 张泽. PbTiO3/SrTiO3(010)异质界面上的周期性失配位错及电子富集[J]. 物理化学学报, 2020, 36(11): 1906019-0. doi: 10.3866/PKU.WHXB201906019 shu
Citation:  Chen Xing, Tian He, Zhang Ze. Periodic Misfit Dislocation and Electron Aggregation at (010) PbTiO3/SrTiO3 Heterointerface[J]. Acta Physico-Chimica Sinica, 2020, 36(11): 1906019-0. doi: 10.3866/PKU.WHXB201906019 shu

PbTiO3/SrTiO3(010)异质界面上的周期性失配位错及电子富集

    通讯作者: 田鹤, hetian@zju.edu.cn
  • 基金项目:

    国家重点基础研究发展计划(973) (2015CB654900)资助项目

摘要: 探索位错等缺陷对于铁电材料畴结构、铁电性、电导率等其他物理属性的影响对于研究铁电薄膜材料的铁电及压电机理有着至关重要的作用,关于界面位错对铁电薄膜材料物理性质产生影响的现有研究结果也还存在争议,有待深入探究。本文采用球差矫正透射电镜(STEM)以及电子能量损失谱(EELS)研究了(010)晶面PbTiO3/SrTiO3异质界面上的周期性失配位错的原子结构及电荷分布。分析结果发现在a[001]位错核区域及其附近,可能存在着电子富集的现象,该现象可能会提高位错线上的电子电导率,该结果对于探究位错对铁电异质结体系物理性质的影响具有意义。

English

    1. [1]

      Ohtomo, A.; Muller, D.; Grazul, J.; Hwang, H. Y. Nature 2002, 419, 378. doi: 10.1038/nature00977 doi: 10.1038/nature00977

    2. [2]

      Ohtomo, A.; Hwang, H. Y. Nature 2004, 427, 423. doi: 10.1038/nature02308 doi: 10.1038/nature02308

    3. [3]

      Reyren, N.; Thiel, S.; Caviglia, A. D.; Kourkoutis, L. F.; Hammerl, G.; Richter, C.; Schneider, C. W.; Kopp, T.; Ruetschi, A. S.; Jaccard, D.; et al. Science 2007, 317, 1196. doi: 10.1126/science.1146006 doi: 10.1126/science.1146006

    4. [4]

      Brinkman, A.; Huijben, M.; Van Zalk, M.; Huijben, J.; Zeitler, U.; Maan, J. C.; Van der Wiel, W. G.; Rijnders, G.; Blank, D. H. A.; Hilgenkamp, H. Nat. Mater. 2007, 6, 493. doi: 10.1038/nmat1931 doi: 10.1038/nmat1931

    5. [5]

      Bousquet, E.; Dawber, M.; Stucki, N.; Lichtensteiger, C.; Hermet, P.; Gariglio, S.; Triscone, J. M.; Ghosez, P. Nature 2008, 452, 732. doi: 10.1038/nature06817 doi: 10.1038/nature06817

    6. [6]

      Zubko, P.; Stucki, N.; Lichtensteiger, C.; Triscone, J. M. Phys. Rev. Lett. 2010, 104, 187601. doi: 10.1103/PhysRevLett.104.187601 doi: 10.1103/PhysRevLett.104.187601

    7. [7]

      Zhang, Y.; Xie, L.; Kim, J.; Stern, A.; Wang, H.; Zhang, K.; Yan, X.; Li, L.; Liu, H.; Zhao, G.; et al. Nat. Commun. 2018, 9, 685. doi: 10.1038/s41467-018-02914-9 doi: 10.1038/s41467-018-02914-9

    8. [8]

      Zheng, Y.; Wang, B.; Woo, C. H. J. Mech. Phys. Solids 2007, 55, 1661. doi: 10.1016/j.jmps.2007.01.011 doi: 10.1016/j.jmps.2007.01.011

    9. [9]

      Zheng, Y.; Wang, B.; Woo, C. H. Appl. Phys. Lett. 2006, 88, 3. doi: 10.1063/1.2177365 doi: 10.1063/1.2177365

    10. [10]

      Alpay, S. P.; Misirlioglu, I. B.; Nagarajan, V.; Ramesh, R. Appl. Phys. Lett. 2004, 85, 2044. doi: 10.1063/1.1788894 doi: 10.1063/1.1788894

    11. [11]

      Jia, C. L.; Mi, S. B.; Urban, K.; Vrejoiu, I.; Alexe, M.; Hesse, D. Phys. Rev. Lett. 2009, 102, 4. doi: 10.1103/PhysRevLett.102.117601 doi: 10.1103/PhysRevLett.102.117601

    12. [12]

      Chu, M. W.; Szafraniak, I.; Scholz, R.; Harnagea, C.; Hesse, D.; Alexe, M.; Gösele, U. Nat. Mater. 2004, 3, 87. doi: 10.1038/nmat1057 doi: 10.1038/nmat1057

    13. [13]

      Wu, H. H.; Wang, J.; Cao, S. G.; Zhang, T. Y. Appl. Phys. Lett. 2013, 102, 232904. doi: 10.1063/1.4809945. doi: 10.1063/1.4809945

    14. [14]

      黄威, 邬春阳, 曾跃武, 金传洪, 张泽.物理化学学报, 2016, 32, 2287. doi: 10.3866/PKU.WHXB201605164Huang, W.; Wu, C. Y.; Zeng, Y. W.; Jin, C. H.; Zhang, Z. Acta Phys. -Chim. Sin. 2016, 32, 2287. doi: 10.3866/PKU.WHXB201605164

    15. [15]

      吕丹辉, 朱丹诚, 金传洪.物理化学学报, 2017, 33, 1514. doi: 10.3866/PKU.WHXB201705123Lu, D. H.; Zhu, D. C.; Jin, C. H. Acta Phys. -Chim. Sin. 2017, 33, 1514. doi: 10.3866/PKU.WHXB201705123

    16. [16]

      Chang, C. P.; Chu, M. W.; Jeng, H. T.; Cheng, S. L.; Lin, J. G.; Yang, J. R.; Chen, C. H. Nat. Commun. 2014, 5, 8. doi: 10.1038/ncomms4522 doi: 10.1038/ncomms4522

    17. [17]

      Chao, C.; Ren, Z.; Zhu, Y.; Xiao, Z.; Liu, Z.; Xu, G.; Mai, J.; Li, X.; Shen, G.; Han, G. Angew. Chem. Int. Ed. 2012, 51, 9283. doi: 10.1002/anie.201204792 doi: 10.1002/anie.201204792

    18. [18]

      Ren, Z. H.; Wu, M. J.; Chen, X.; Li, W.; Li, M.; Wang, F.; Tian, H.; Chen, J. Z.; Xie, Y. W.; Mai, J. Q.; et al. Adv. Mater. 2018, 30, 1707017. doi: 10.1002/adma.201707017 doi: 10.1002/adma.201707017

    19. [19]

      Verbeeck, J.; Van Aert, S. Ultramicroscopy 2004, 101, 207. doi: 10.1016/j.ultramic.2004.06.004 doi: 10.1016/j.ultramic.2004.06.004

    20. [20]

      Verbeeck, J.; Van Aert, S.; Bertoni, G. Ultramicroscopy 2006, 106, 976. doi: 10.1016/j.ultramic.2006.05.006 doi: 10.1016/j.ultramic.2006.05.006

    21. [21]

      Verbeeck, J.; Bertoni, G. Microchim. Acta 2008, 161, 439. doi: 10.1007/s00604-008-0948-7 doi: 10.1007/s00604-008-0948-7

    22. [22]

      Leapman, R.; Grunes, L. Phys. Rev. Lett. 1980, 45, 397. doi: 10.1103/PhysRevLett.45.397 doi: 10.1103/PhysRevLett.45.397

    23. [23]

      Muller, D. A.; Nakagawa, N.; Ohtomo, A.; Grazul, J. L.; Hwang, H. Y. Nature 2004, 430, 657. doi: 10.1038/nature02756 doi: 10.1038/nature02756

    24. [24]

      Kalabukhov, A.; Gunnarsson, R.; Börjesson, J.; Olsson, E.; Claeson, T.; Winkler, D. Phys. Rev. B 2007, 75, 121404. doi: 10.1103/PhysRevB.75.121404 doi: 10.1103/PhysRevB.75.121404

    25. [25]

      Siemons, W.; Koster, G.; Yamamoto, H.; Harrison, W. A.; Lucovsky, G.; Geballe, T. H.; Blank, D. H.; Beasley, M. R. Phys. Rev. Lett. 2007, 98, 196802. doi: 10.1103/PhysRevLett.98.196802 doi: 10.1103/PhysRevLett.98.196802

    26. [26]

      Basletic, M.; Maurice, J. -L.; Carrétéro, C.; Herranz, G.; Copie, O.; Bibes, M.; Jacquet, É.; Bouzehouane, K.; Fusil, S.; Barthélémy, A. Nat. Mater. 2008, 7, 621. doi: 10.1038/nmat2223 doi: 10.1038/nmat2223

    27. [27]

      Ryu, J.; Han, G.; Song, T. K.; Welsh, A.; Trolier-McKinstry, S.; Choi, H.; Lee, J. P.; Kim, J. W.; Yoon, W. H.; Choi, J. J.; et al. ACS Appl. Mater. Inter. 2014, 6, 11980. doi: 10.1021/am5000307 doi: 10.1021/am5000307

    28. [28]

      Kiguchi, T.; Aoyagi, K.; Ehara, Y.; Funakubo, H.; Yamada, T.; Usami, N.; Konno, T. J. Sci. Technol. Adv. Mat. 2011, 12, 9. doi: 10.1088/1468-6996/12/3/034413 doi: 10.1088/1468-6996/12/3/034413

    29. [29]

      Su, D.; Meng, Q.; Vaz, C. A. F.; Han, M. G.; Segal, Y.; Walker, F. J.; Sawicki, M.; Broadbridge, C.; Ahn, C. H. Appl. Phys. Lett. 2011, 99, 102902. doi: 10.1063/1.3634028 doi: 10.1063/1.3634028

    30. [30]

      Kavokin, A. V.; Shelykh, I. A.; Malpuech, G. Phys. Rev. B 2005, 72, 4. doi: 10.1103/PhysRevB.72.233102 doi: 10.1103/PhysRevB.72.233102

    31. [31]

      Gao, P.; Ishikawa, R.; Feng, B.; Kumamoto, A.; Shibata, N.; Ikuhara, Y. Ultramicroscopy 2018, 184, 217. doi: 10.1016/j.ultramic.2017.09.006 doi: 10.1016/j.ultramic.2017.09.006

    32. [32]

      Szot, K.; Bihlmayer, G.; Speier, W. Nature of the Resistive Switching Phenomena in TiO2 and SrTiO3: Origin of the Reversible Insulator-Metal Transition. In Solid State Physics; Camley, R. E.; Stamps, R. L., Eds.; Elsevier Academic Press Inc.: San Diego, CA, USA, 2014; Vol. 65, pp. 353-559. doi: 10.1016/B978-0-12-800175-2.00004-2

    33. [33]

      Kemp, W. R. G.; Klemens, P. G.; Sreedhar, A. K.; White, G. K. Proc. Roy. Soc. London A-Mat. Phys. Sci. 1956, 233, 480. doi: 10.1098/rspa.1956.0005 doi: 10.1098/rspa.1956.0005

  • 加载中
计量
  • PDF下载量:  0
  • 文章访问数:  94
  • HTML全文浏览量:  11
文章相关
  • 发布日期:  2020-11-15
  • 收稿日期:  2019-06-04
  • 接受日期:  2019-06-28
  • 修回日期:  2019-06-27
  • 网络出版日期:  2019-07-05
通讯作者: 陈斌, bchen63@163.com
  • 1. 

    沈阳化工大学材料科学与工程学院 沈阳 110142

  1. 本站搜索
  2. 百度学术搜索
  3. 万方数据库搜索
  4. CNKI搜索

/

返回文章