Comparative study of the phase stability in SrTaO2N

Autores
Alonso, Roberto Emilio; Taylor, Marcela Andrea; Gil Rebaza, Arles Víctor; Cappelletti, Marcelo Ángel; Fernandez, Victoria Ines
Año de publicación
2018
Idioma
inglés
Tipo de recurso
artículo
Estado
versión publicada
Descripción
Recently, ferroelectric behavior was observed in compressed SrTaO2N thin films epitaxially grown on SrTiO3 substrates. Piezoresponse force microscopy measurements revealed small domains (101–102 nm) that exhibited classical ferroelectricity, a behavior not previously observed in perovskite oxynitrides. The surrounding matrix region exhibited relaxor ferroelectric-like behavior. Bulk SrTaO2N samples do not show ferroelectricity, thus suggesting that the origin of it may be related with the strain induced by the substrate. Ab-initio calculations reported that the small domains and the surrounding matrix had trans-type and a cis-type anion arrangements, respectively, but do not describe the experimentally observed equilibrium phase, nor the strain dependent polarization. In this work, we present high accurate all-electron first-principles calculations on the different possible local structures that can explain the ferroelectric-like properties of the strained material. The determined local structure and oxygen/nitrogen ordering has been related with polarization and epitaxial strain. The potential energies and polarization as functions of the in-plane lattice constant are reported.
Recientemente, se observó comportamiento ferroeléctrico en películas delgadas de SrTaO2Ncrecidas epitaxialmente sobre sustratos de SrTiO3. En mediciones de microscopía de fuerzapiezoeléctrica se observaron peque˜nos dominios (101-102nm) que exhibieron ferroelec-tricidad clásica. Este comportamiento no fue observado previamente en oxinitruros deperovskita. La región de la matriz circundante a estos dominios presentaron un com-portamiento del tipo relaxor. En muestras macroscópicas de SrTaO2N no fue encontradaferroelectricidad, lo que sugiere que el origen de la misma puede estar relacionado con elesfuerzo de corte inducido por el sustrato. Cálculos ab-initio realizados previamente parecen concluir que los pequen˜ os dominios ferroeléctricos y la matriz circundante tienen disposiciones de aniones del tipo trans y cis, respectivamente, pero en ellos no se predice la fase de equilibrio observada experimentalmente, ni la polarización neta resultante en la estructura ferroeléctrica dependiente del esfuerzo de corte. En este trabajo presentamos cálculos de primeros principios de alta precisión realizados sobre las diferentes estructuras locales posibles que pueden explicar las propiedades ferroeléctricas del material bajo esfuerzo. La estructura local determinada y el ordenamiento de oxígeno/nitrógeno se han relacionado con la polarización y la deformación epitaxial. Como producto de ello se calcularon las energías potenciales y la polarización neta como funciones de la constante de la red paralela al plano de la interfase.
Fil: Alonso, Roberto Emilio. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - La Plata. Instituto de Física La Plata. Universidad Nacional de La Plata. Facultad de Ciencias Exactas. Instituto de Física La Plata; Argentina. Universidad Nacional Arturo Jauretche. Instituto de Ingeniería y Agronomia; Argentina. Universidad Nacional de La Plata. Facultad de Ingeniería; Argentina
Fil: Taylor, Marcela Andrea. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - La Plata. Instituto de Física La Plata. Universidad Nacional de La Plata. Facultad de Ciencias Exactas. Instituto de Física La Plata; Argentina
Fil: Gil Rebaza, Arles Víctor. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - La Plata. Instituto de Física La Plata. Universidad Nacional de La Plata. Facultad de Ciencias Exactas. Instituto de Física La Plata; Argentina. Universidad Nacional de La Plata. Facultad de Ingeniería; Argentina
Fil: Cappelletti, Marcelo Ángel. Universidad Nacional Arturo Jauretche. Instituto de Ingeniería y Agronomia; Argentina. Universidad Nacional de La Plata. Facultad de Ingeniería; Argentina
Fil: Fernandez, Victoria Ines. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - La Plata. Instituto de Física La Plata. Universidad Nacional de La Plata. Facultad de Ciencias Exactas. Instituto de Física La Plata; Argentina
Materia
AB-INITIO
DIELECTRICS
FERROELECTRICITY
Nivel de accesibilidad
acceso abierto
Condiciones de uso
https://creativecommons.org/licenses/by-nc-sa/2.5/ar/
Repositorio
CONICET Digital (CONICET)
Institución
Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas
OAI Identificador
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Ab-initio calculations reported that the small domains and the surrounding matrix had trans-type and a cis-type anion arrangements, respectively, but do not describe the experimentally observed equilibrium phase, nor the strain dependent polarization. In this work, we present high accurate all-electron first-principles calculations on the different possible local structures that can explain the ferroelectric-like properties of the strained material. The determined local structure and oxygen/nitrogen ordering has been related with polarization and epitaxial strain. The potential energies and polarization as functions of the in-plane lattice constant are reported.Recientemente, se observó comportamiento ferroeléctrico en películas delgadas de SrTaO2Ncrecidas epitaxialmente sobre sustratos de SrTiO3. En mediciones de microscopía de fuerzapiezoeléctrica se observaron peque˜nos dominios (101-102nm) que exhibieron ferroelec-tricidad clásica. Este comportamiento no fue observado previamente en oxinitruros deperovskita. La región de la matriz circundante a estos dominios presentaron un com-portamiento del tipo relaxor. En muestras macroscópicas de SrTaO2N no fue encontradaferroelectricidad, lo que sugiere que el origen de la misma puede estar relacionado con elesfuerzo de corte inducido por el sustrato. Cálculos ab-initio realizados previamente parecen concluir que los pequen˜ os dominios ferroeléctricos y la matriz circundante tienen disposiciones de aniones del tipo trans y cis, respectivamente, pero en ellos no se predice la fase de equilibrio observada experimentalmente, ni la polarización neta resultante en la estructura ferroeléctrica dependiente del esfuerzo de corte. En este trabajo presentamos cálculos de primeros principios de alta precisión realizados sobre las diferentes estructuras locales posibles que pueden explicar las propiedades ferroeléctricas del material bajo esfuerzo. La estructura local determinada y el ordenamiento de oxígeno/nitrógeno se han relacionado con la polarización y la deformación epitaxial. Como producto de ello se calcularon las energías potenciales y la polarización neta como funciones de la constante de la red paralela al plano de la interfase.Fil: Alonso, Roberto Emilio. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - La Plata. Instituto de Física La Plata. Universidad Nacional de La Plata. Facultad de Ciencias Exactas. Instituto de Física La Plata; Argentina. Universidad Nacional Arturo Jauretche. Instituto de Ingeniería y Agronomia; Argentina. Universidad Nacional de La Plata. Facultad de Ingeniería; ArgentinaFil: Taylor, Marcela Andrea. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - La Plata. Instituto de Física La Plata. Universidad Nacional de La Plata. Facultad de Ciencias Exactas. Instituto de Física La Plata; ArgentinaFil: Gil Rebaza, Arles Víctor. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - La Plata. Instituto de Física La Plata. Universidad Nacional de La Plata. Facultad de Ciencias Exactas. Instituto de Física La Plata; Argentina. Universidad Nacional de La Plata. Facultad de Ingeniería; ArgentinaFil: Cappelletti, Marcelo Ángel. Universidad Nacional Arturo Jauretche. Instituto de Ingeniería y Agronomia; Argentina. Universidad Nacional de La Plata. Facultad de Ingeniería; ArgentinaFil: Fernandez, Victoria Ines. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - La Plata. Instituto de Física La Plata. Universidad Nacional de La Plata. Facultad de Ciencias Exactas. Instituto de Física La Plata; ArgentinaSociedad Española de Cerámica y Vidrio2018-01info:eu-repo/semantics/articleinfo:eu-repo/semantics/publishedVersionhttp://purl.org/coar/resource_type/c_6501info:ar-repo/semantics/articuloapplication/pdfapplication/pdfapplication/pdfhttp://hdl.handle.net/11336/56808Alonso, Roberto Emilio; Taylor, Marcela Andrea; Gil Rebaza, Arles Víctor; Cappelletti, Marcelo Ángel; Fernandez, Victoria Ines; Comparative study of the phase stability in SrTaO2N; Sociedad Española de Cerámica y Vidrio; Boletín de la Sociedad Española de Cerámica y Vidrio; 57; 1; 1-2018; 40-442173-0431CONICET DigitalCONICETenginfo:eu-repo/semantics/altIdentifier/doi/10.1016/j.bsecv.2017.10.002info:eu-repo/semantics/altIdentifier/url/https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0366317517300924info:eu-repo/semantics/openAccesshttps://creativecommons.org/licenses/by-nc-sa/2.5/ar/reponame:CONICET Digital (CONICET)instname:Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas2025-09-03T09:54:18Zoai:ri.conicet.gov.ar:11336/56808instacron:CONICETInstitucionalhttp://ri.conicet.gov.ar/Organismo científico-tecnológicoNo correspondehttp://ri.conicet.gov.ar/oai/requestdasensio@conicet.gov.ar; lcarlino@conicet.gov.arArgentinaNo correspondeNo correspondeNo correspondeopendoar:34982025-09-03 09:54:18.629CONICET Digital (CONICET) - Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicasfalse
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Recientemente, se observó comportamiento ferroeléctrico en películas delgadas de SrTaO2Ncrecidas epitaxialmente sobre sustratos de SrTiO3. En mediciones de microscopía de fuerzapiezoeléctrica se observaron peque˜nos dominios (101-102nm) que exhibieron ferroelec-tricidad clásica. Este comportamiento no fue observado previamente en oxinitruros deperovskita. La región de la matriz circundante a estos dominios presentaron un com-portamiento del tipo relaxor. En muestras macroscópicas de SrTaO2N no fue encontradaferroelectricidad, lo que sugiere que el origen de la misma puede estar relacionado con elesfuerzo de corte inducido por el sustrato. Cálculos ab-initio realizados previamente parecen concluir que los pequen˜ os dominios ferroeléctricos y la matriz circundante tienen disposiciones de aniones del tipo trans y cis, respectivamente, pero en ellos no se predice la fase de equilibrio observada experimentalmente, ni la polarización neta resultante en la estructura ferroeléctrica dependiente del esfuerzo de corte. En este trabajo presentamos cálculos de primeros principios de alta precisión realizados sobre las diferentes estructuras locales posibles que pueden explicar las propiedades ferroeléctricas del material bajo esfuerzo. La estructura local determinada y el ordenamiento de oxígeno/nitrógeno se han relacionado con la polarización y la deformación epitaxial. Como producto de ello se calcularon las energías potenciales y la polarización neta como funciones de la constante de la red paralela al plano de la interfase.
Fil: Alonso, Roberto Emilio. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - La Plata. Instituto de Física La Plata. Universidad Nacional de La Plata. Facultad de Ciencias Exactas. Instituto de Física La Plata; Argentina. Universidad Nacional Arturo Jauretche. Instituto de Ingeniería y Agronomia; Argentina. Universidad Nacional de La Plata. Facultad de Ingeniería; Argentina
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