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相分离增强了La0.7Ca0.3MnO3/BaTiO3超薄膜中的磁电耦合。

Phase separation enhanced magneto-electric coupling in La0.7Ca0.3MnO3/BaTiO3 ultra-thin films.

作者信息

Alberca A, Munuera C, Azpeitia J, Kirby B, Nemes N M, Perez-Muñoz A M, Tornos J, Mompean F J, Leon C, Santamaria J, Garcia-Hernandez M

机构信息

Instituto de Ciencia de Materiales de Madrid, Consejo Superior de Investigaciones Científicas, Sor Juana Inés de la Cruz, 3, ES-28049 Madrid, Spain.

Laboratorio de Heteroestructuras con aplicación en Spintronica, Unidad Asociada Consejo Superior de Investigaciones Científicas/Universidad Complutense Madrid, Sor Juana Inés de la Cruz, 3, ES-28049 Madrid, Spain.

出版信息

Sci Rep. 2015 Dec 9;5:17926. doi: 10.1038/srep17926.

DOI:10.1038/srep17926
PMID:26648002
原文链接:https://pmc.ncbi.nlm.nih.gov/articles/PMC4673425/
Abstract

We study the origin of the magnetoelectric coupling in manganite films on ferroelectric substrates. We find large magnetoelectric coupling in La0.7Ca0.3MnO3/BaTiO3 ultra-thin films in experiments based on the converse magnetoelectric effect. The magnetization changes by around 30-40% upon applying electric fields on the order of 1 kV/cm to the BaTiO3 substrate, corresponding to magnetoelectric coupling constants on the order of α = (2-5) · 10(-7) s/m. Magnetic anisotropy is also affected by the electric field induced strain, resulting in a considerable reduction of coercive fields. We compare the magnetoelectric effect in pre-poled and unpoled BaTiO3 substrates. Polarized neutron reflectometry reveals a two-layer behavior with a depressed magnetic layer of around 30 Å at the interface. Magnetic force microscopy (MFM) shows a granular magnetic structure of the La0.7Ca0.3MnO3. The magnetic granularity of the La0.7Ca0.3MnO3 film and the robust magnetoelastic coupling at the La0.7Ca0.3MnO3/BaTiO3 interface are at the origin of the large magnetoelectric coupling, which is enhanced by phase separation in the manganite.

摘要

我们研究了铁电衬底上锰氧化物薄膜中磁电耦合的起源。基于逆磁电效应的实验中，我们在La0.7Ca0.3MnO3/BaTiO3超薄膜中发现了较大的磁电耦合。向BaTiO3衬底施加约1 kV/cm的电场时，磁化强度变化约30 - 40%，对应磁电耦合常数约为α = (2 - 5)·10(-7) s/m。磁各向异性也受电场诱导应变的影响，导致矫顽场显著降低。我们比较了预极化和未极化BaTiO3衬底中的磁电效应。极化中子反射测量揭示了一种双层行为，界面处存在约30 Å的磁性压低层。磁力显微镜（MFM）显示La0.7Ca0.3MnO3具有颗粒状磁性结构。La0.7Ca0.3MnO3薄膜的磁颗粒度以及La0.7Ca0.3MnO3/BaTiO3界面处强大的磁弹性耦合是产生大磁电耦合的根源，而锰氧化物中的相分离增强了这种耦合。

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