Piezoelelectrically controlled magnets and magneto resistors

• Applicant: Professorin Dr. Kathrin Dörr
• Subject Area: Electronic Semiconductors, Components and Circuits, Integrated Systems, Sensor Technology, Theoretical Electrical Engineering
• Term: from 2003 to 2009
• Project identifier: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Project number 5470500

• Final Report Year: 2015

Final Report Abstract

Das zentrale Ergebnis dieses Projektes ist der originale Vorschlag und der Einsatz eines piezoelektrischen Materials (0.72Pb(Mg1/3Nb2/3O3-0.28PbTiO3(001), PMN-PT) als reversibel dehnbares Substrat für epitaktische oxidische (magnetische) Schichten. Es wurde gezeigt, dass die ferro- und piezoelektrischen Einkristalle des PMN-PT die Übertragung reversibler, quantitativ gut definierter homogener elastischer Dehnungen bis 0.3 % in epitaktisch gewachsene dünne Schichten und Heterostrukturen ermöglichen. Diese Eigenschaft wurde genutzt, um direkt dehnungs-abhängige Eigenschaften dünner Schichten für ausgewählte Materialien zu messen: (i) ihr elastisches Verhalten (Poisson-Zahl), (ii) die Magnetisierung, (iii) die ferroelektrische Polarisation und (iv) den elektrischen Widerstand. Dabei konnten mehrere extrem große, bisher unbekannte Dehnungseffekte beobachtet werden.

Publications

• Voltage-controlled epitaxial strain in La0.7Sr0.3MnO3/Pb(Mg1/3Nb2/3)O3-PbTiO3(001) films. Appl. Phys. Lett. 87, 262502 (2005)
  C. Thiele, K. Dörr, L. Schultz, D. C. Meyer, A. A. Levin, P. Paufler
  (See online at https://doi.org/10.1063/1.2150273)
• Multiferroic bilayers of manganites and titanates. phys. stat. sol. (b) 243, 21 (2006)
  K. Dörr, C. Thiele
  (See online at https://doi.org/10.1002/pssb.200562441)
• Approaches towards ferroelectric control of thin film magnetism. Phil. Mag. Lett. 87, 269 (2007)
  K. Dörr, C. Thiele, J.-W. Kim, O. Bilani, K. Nenkov, L. Schultz
  (See online at https://doi.org/10.1080/09500830701213387)
• Influence of strain on the magnetization and magnetoelectric effect in La0.7A0.3MnO3/PMN-PT(001) (A = Sr; Ca). Phys. Rev. B 75, 054408 (2007)
  C. Thiele, K. Dörr, O. Bilani, J. Rödel, L. Schultz
  (See online at https://doi.org/10.1103/PhysRevB.75.054408)
• Plasma emission controlled multi-target reactive sputtering for in-situ crystallized Pb(Zr,Ti)O3 thin films on 6 '' Si-wafers. Thin Solid Films 515, 3547 (2007)
  V. S. Vidyarthi, W.-M. Lin, G. Suchaneck, G. Gerlach, C. Thiele, V. Hofmann
  (See online at https://doi.org/10.1016/j.tsf.2006.10.131)
• Reversible tuning of lattice strain in epitaxial SrTiO3/La0.7Sr0.3MnO3 thin films by converse piezoelectric effect of 0.72Pb(Mg1/3Nb2/3)O3-0.28 PbTiO3 substrate. J. Appl. Phys. 103, 054102 (2008)
  A. A. Levin, A. I. Pommrich, T. Weissbach, D. C. Meyer, O. Bilani-Zeneli
  (See online at https://doi.org/10.1063/1.2838216)
• SrTiO3 on piezoelectric PMN-PT(001) for application of variable strain. J. Appl. Phys. 104, 054108 (2008)
  O. Bilani-Zeneli, A. D. Rata, A. Herklotz, O. Mieth, L. M. Eng, L. Schultz, M. D. Biegalski, H. M. Christen, K. Dörr
  (See online at https://doi.org/10.1063/1.2975167)
• Strain-induced insulator state and giant gauge factor of La0.7Sr0.3CoO3 films. Phys. Rev. Lett. 100, 076401 (2008)
  A. D. Rata, A. Herklotz, K. Nenkov, L. Schultz, K. Dörr
  (See online at https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.100.076401)
• A model system for strain effects: epitaxial magnetic films on a piezoelectric substrate. Eur. Phys. J. B 71, 361 (2009)
  K. Dörr, O. Bilani-Zeneli, A. Herklotz, A. D. Rata, K. Boldyreva, J.-W. Kim, M. C. Dekker, K. Nenkov, L. Schultz
  (See online at https://doi.org/10.1140/epjb/e2009-00296-x)
• In situ X-ray investigation of lattice strain in SrTiO3/La0.7Sr0.3MnO3 thin films induced by piezoelectric 0.72Pb(Mg1/3Nb2/3)O3-0.28PbTiO3 substrate in an external electric field. Appl. Phys. A 96, 575 (2009)
  A. A. Levin, T. Weissbach, A. I. Pommrich, O. Bilani-Zeneli, D. C. Meyer
  (See online at https://doi.org/10.1007/s00339-008-5048-3)
• Low-voltage electron emission from [Pb(Mg1/3Nb2/3)O3]0.72-[PbTiO3]0.28 single crystals induced by ferroelectric polarization switching. N. J. Phys. 11, 023004 (2009)
  O. Mieth, H. Klumbies, V. S. Vidyarthi, G. Gerlach, K. Dörr, L. M. Eng
  (See online at https://doi.org/10.1088/1367-2630/11/2/023004)
• Reversible strain effect on the magnetization of LaCoO3 films. Phys. Rev. B 79, 092409 (2009)
  A. Herklotz, A. D. Rata, L. Schultz, K. Dörr
  (See online at https://doi.org/10.1103/PhysRevB.79.092409)