X-ray photoemission spectroscopy characterization of the electrode-ferroelectric interfaces inPt/Bi4

奥里维里斯 材料科学 铁电性 杂质 X射线光电子能谱 结晶学 凝聚态物理 光谱学 光电发射光谱学 物理 核磁共振 光电子学 化学 量子力学 电介质
作者
Ming‐Wen Chu,M. Ganne,Maria Teresa Caldés,Erwan Gautier,Luc Brohan
出处
期刊:Physical review 卷期号:68 (1) 被引量:49
标识
DOI:10.1103/physrevb.68.014102
摘要

The interaction between Pt electrodes and ferroelectrics in ${\mathrm{P}\mathrm{t}/\mathrm{B}\mathrm{i}}_{4}{\mathrm{Ti}}_{3}{\mathrm{O}}_{12}(\mathrm{BTO})/\mathrm{Pt}$ and ${\mathrm{P}\mathrm{t}/\mathrm{B}\mathrm{i}}_{3.25}{\mathrm{La}}_{0.75}{\mathrm{Ti}}_{3}{\mathrm{O}}_{12}(\mathrm{BLT})/\mathrm{Pt}$ capacitors was investigated by ex situ x-ray photoelectron spectroscopy studies. The bare surface of crystals in BTO thin films consists of the regular Aurivillius structure, whereas that in BLT is composed of the intergrowth defects. At the annealed Pt-BTO and Pt-BLT interfaces,the Pt substitution at the BTO and BLT lattices results in Pt impurity defects, which can combine with oxygen vacancies ${(V}_{\mathrm{O}\ifmmode\ddot\else\textasciidieresis\fi{}})$ resulting in complex metal-impurity-oxygen-vacancy defect pairs. The complex defect pairs at the Pt-BTO interfaces are polar, nonswitchable, and able to pin polarizations of surrounding lattices inducing fatigue. In contrast, the intergrowth defects of BLT crystals behave as an intrinsic diffusion barrier to Pt, and therefore, the harmful defect pairs occurring at the Pt-BTO interfaces are practically absent for the Pt-BLT interfaces, which could be relevant to the reported different fatigue properties of BTO and BLT capacitors.
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