Piezoelektrisch steuerbare Magnete und Magnetowiderstände

• Antragstellerin: Professorin Dr. Kathrin Dörr
• Fachliche Zuordnung: Elektronische Halbleiter, Bauelemente und Schaltungen, Integrierte Systeme, Sensorik, Theoretische Elektrotechnik
• Förderung: Förderung von 2003 bis 2009
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 5470500

• Erstellungsjahr: 2015

Zusammenfassung der Projektergebnisse

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.

Projektbezogene Publikationen (Auswahl)

• 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
  (Siehe online unter https://doi.org/10.1063/1.2150273)
• Multiferroic bilayers of manganites and titanates. phys. stat. sol. (b) 243, 21 (2006)
  K. Dörr, C. Thiele
  (Siehe online unter 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
  (Siehe online unter 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
  (Siehe online unter 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
  (Siehe online unter 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
  (Siehe online unter 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
  (Siehe online unter 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
  (Siehe online unter 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
  (Siehe online unter 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
  (Siehe online unter 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
  (Siehe online unter 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
  (Siehe online unter https://doi.org/10.1103/PhysRevB.79.092409)