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
  
• Multiferroic bilayers of manganites and titanates. phys. stat. sol. (b) 243, 21 (2006)
  K. Dörr, C. Thiele
  
• 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
  
• 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
  
• 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
  
• 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
  
• 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
  
• 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
  
• 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
  
• 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
  
• 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
  
• Reversible strain effect on the magnetization of LaCoO3 films. Phys. Rev. B 79, 092409 (2009)
  A. Herklotz, A. D. Rata, L. Schultz, K. Dörr