Studies on the ferroelectric field effect in perovskite oxide heterostructures

Abstract

Es wurde die Modulation der magnetischen und Magnetotransport-Eigenschaften einer ultradünnen Schicht aus Strontium-dotiertem Lanthanmanganat La0.825Sr0.175MnO3 (LSMO) untersucht, welche in einer für Messungen des Halleffekts geeigneten Geometrie strukturiert und mit einem ferroelektrischen Gate aus PbZr0.2Ti0.8O3 (PZT) versehen worden war. Eine Modulation der Eigenschaften der LSMO-Schicht wurde durch das Umschalten der Richtung der ferroelektrischen Polarisation im Gate (ferroelektrischer Feldeffekt) erzielt und durch Messungen des Transports und des anisotropen Magnetwiderstands (AMR), sowie durch in-situ SQUID-Messungen nachgewiesen. Ferner wurden Messungen des linearen Röntgendichroismus an den Mn L2,3-Kanten and der O K-Kante ausgeführt, um Informationen zur Änderung der Energieskala der Mn 3d-Orbitale beim Umschalten der ferroelektrischen Polarisation zu gewinnen. Die Ergebnisse zeigen das große Potential des ferroelektrischen Feldeffekts für die gezielte Modifikation der Orbitalbesetzungen im LSMO auf.

The modulation of the magneto transport and magnetic properties of a ferroelectrically gated ultrathin strontium-doped lanthanum manganate La0.825Sr0.175MnO3 (LSMO) film, suitably patterned in a Hall bar geometry, was investigated. In a ferroelectric field effect approach, these modulations of the properties of the LSMO layer were achieved upon the reversal of the ferroelectric polarization direction in a ferroelectric PbZr0.2Ti0.8O3 (PZT) gate, and were revealed by transport, anisotropic magneto-resistance (AMR) and in-situSQUID measurements. Additionally, measurements of the X-ray linear dichroism at the Mn L2,3-edges and O K-edge were used to obtain information regarding the modification of the energetic scale of the Mn 3d orbitals upon the ferroelectric polarization reversal. Both the magnetotransport and spectroscopy studies reveal the great perspective of the ferroelectric field effect to tailor the orbital occupancy of LSMO.