Disentangling Highly Asymmetric Magnetoelectric Effects in Engineered Multiferroic Heterostructures
Menéndez Dalmau, Enric (Universitat Autònoma de Barcelona. Departament de Física)
Sireus, Verònica (Universitat Autònoma de Barcelona. Departament de Física)
Quintana Puebla, Alberto (Universitat Autònoma de Barcelona. Departament de Física)
Fina, Ignasi (Institut de Ciència de Materials de Barcelona)
Casals, Blai (Institut de Ciència de Materials de Barcelona)
Cichelero, Rafael (Institut de Ciència de Materials de Barcelona)
Kataja, Mikko (Institut de Ciència de Materials de Barcelona)
Stengel, Massimiliano (Institut de Ciència de Materials de Barcelona)
Herranz Casabona, Gervasi (Institut de Ciència de Materials de Barcelona)
Catalan, Gustau (Institut Català de Nanociència i Nanotecnologia)
Baró, M. D.. (Universitat Autònoma de Barcelona. Departament de Física)
Suriñach, Santiago (Universitat Autònoma de Barcelona. Departament de Física)
Sort Viñas, Jordi (Universitat Autònoma de Barcelona. Departament de Física)

Data:	2019
Resum:	One of the main strategies to control magnetism by voltage is the use of magnetostrictive-piezoelectric hybrid materials, such as ferromagnetic-ferroelectric heterostructures. When such heterostructures are subjected to an electric field, piezostrain-mediated effects, electronic charging, and voltage-driven oxygen migration (magnetoionics) may simultaneously occur, making the interpretation of the magnetoelectric effects not straightforward and often leading to misconceptions. Typically, the strain-mediated magnetoelectric response is symmetric with respect to the sign of the applied voltage because the induced strain (and variations in the magnetization) depends on the square of the ferroelectric polarization. Conversely, asymmetric responses can be obtained from electronic charging and voltage-driven oxygen migration. By engineering a ferromagnetic-ferroelectric hybrid consisting of a magnetically soft 50-nm thick Fe75Al25 (at. %) thin film on top of a (110)-oriented Pb(Mg1/3Nb2/3)O3-32PbTiO3 ferroelectric crystal, a highly asymmetric magnetoelectric response is obtained and the aforementioned magnetoelectric effects can be disentangled. Specifically, the large thickness of the Fe75Al25 layer allows dismissing any possible charge accumulation effect, whereas no evidence of magnetoionics is observed experimentally, as expected from the high resistance to oxidation of Fe75Al25, leaving strain as the only mechanism to modulate the asymmetric magnetoelectric response. The origin of this asymmetric strain-induced magnetoelectric effect arises from the asymmetry of the polarization reversal in the particular crystallographic orientation of the ferroelectric substrate. These results are important to optimize the performance of artificial multiferroic heterostructures.
Ajuts:	European Commission 648454 Ministerio de Economía y Competitividad MAT2017-86357-C3-1-R Ministerio de Economía y Competitividad MAT2017-85232-R Ministerio de Economía y Competitividad MAT2015-73839-JIN Agència de Gestió d'Ajuts Universitaris i de Recerca 2017/SGR-292 Agència de Gestió d'Ajuts Universitaris i de Recerca 2017/SGR-301 European Commission 665919 Ministerio de Economía y Competitividad RYC-2017-22531 Ministerio de Economía y Competitividad SEV-2017-0706 Ministerio de Economía y Competitividad SEV-2015-0496
Drets:	Aquest material està protegit per drets d'autor i/o drets afins. Podeu utilitzar aquest material en funció del que permet la legislació de drets d'autor i drets afins d'aplicació al vostre cas. Per a d'altres usos heu d'obtenir permís del(s) titular(s) de drets.
Llengua:	Anglès
Document:	Article ; recerca ; Versió acceptada per publicar
Matèria:	Asymmetric response ; Crystallographic orientations ; Ferroelectric polarization ; Ferroelectric substrate ; Ferromagnetic ferroelectrics ; Magnetoelectric response ; PbTiO3 ferroelectric ; Polarization reversals
Publicat a:	Physical review applied, Vol. 12, Issue 1 (July 2019) , art. 14041, ISSN 2331-7019

DOI: 10.1103/PhysRevApplied.12.014041

Postprint 16 p, 4.3 MB

El registre apareix a les col·leccions:
Documents de recerca > Documents dels grups de recerca de la UAB > Centres i grups de recerca (producció científica) > Ciències > Grup de nanoenginyeria de materials, nanomagnetisme i nanomecànica (Gnm3) > SPIN-PORICS
Documents de recerca > Documents dels grups de recerca de la UAB > Centres i grups de recerca (producció científica) > Ciències > Institut Català de Nanociència i Nanotecnologia (ICN2)
Articles > Articles de recerca
Articles > Articles publicats