We report large (>10%) magnetization modulation by ferroelectric polarization reversal in the ferroelectric-ferromagnetic BaTiO3/La0.67Sr0.33MnO3 (BTO/LSMO) heterostructures. We find that the electrically induced change in magnetization is limited to the BTO/LSMO interface but extends about 3 nm deep into the LSMO layer—far beyond the expected screening length of metallic LSMO. It is suggested that this effect is due to a metal-insulator transition occurring at the BTO/LSMO interface as a result of electrostatic doping.

1.
M. P.
Curie
, “
Sur la symétrie des phénomènes physique, symétrie d’un champ électrique et d’un champ magnetique
,”
J. de Phys., 3e série, t. III
3
,
393
(
1894
) (in French).
2.
E.
Dzyaloshinskii
,
Sov. Phys. JETP
10
,
628629
(
1960
);
L. D.
Landau
, and
E. M.
Liftshitz
,
Electrodynamics of Continuous Media
(
Addison, Wesley/Pergamon
,
Oxford
,
1960
), p.
119
.
3.
H.
Ohno
,
D.
Chiba
,
F.
Matsukura
,
T.
Omiya
,
E.
Abe
,
T.
Dietl
,
Y.
Ohno
, and
K.
Ohtani
,
Nature (London)
408
,
944
(
2000
).
4.
W.
Eerenstein
,
N. D.
Mathur
, and
J. F.
Scott
,
Nature (London)
442
,
759
(
2006
).
5.
N. A.
Spaldin
,
S.-W.
Cheong
, and
R.
Ramesh
,
Phys. Today
64
(
2
),
9
(
2011
).
6.
X.
He
,
Y.
Wang
,
N.
Wu
,
A. N.
Caruso
,
E.
Vescovo
,
K. D.
Belashchenko
,
P. A.
Dowben
, and
Ch.
Binek
,
Nat. Mater.
9
,
579
(
2010
).
7.
M.
Fiebig
,
J. Phys. D
38
,
R123
(
2005
).
8.
K. F.
Wang
,
J.-M.
Liu
, and
Z. F.
Ren
,
Adv. Phys.
58
,
321
(
2009
).
9.
J.
Ma
,
J.
Hu
,
Z.
Li
, and
C.-W.
Nan
,
Adv. Mater.
23
,
1062
(
2011
).
10.
J. P.
Velev
,
S. S.
Jaswal
, and
E. Y.
Tsymbal
,
Philos. Trans. R. Soc. A
369
,
3069
(
2011
).
11.
E.
Dagotto
,
T.
Hotta
, and
A.
Moreo
,
Phys. Rep.
344
,
1
(
2001
).
12.
C. H.
Ahn
,
J. M.
Triscone
, and
J.
Mannhart
,
Nature (London)
424
,
1015
(
2003
).
13.
X.
Hong
,
J.-B.
Yau
,
J. D.
Hoffman
,
Y.
Bason
,
L.
Klein
, and
C. H.
Ahn
,
Phys. Rev. B
74
,
174406
(
2006
).
14.
J. D.
Burton
and
E. Y.
Tsymbal
,
Phys. Rev. B
80
,
174406
(
2009
).
15.
V.
Garcia
,
M.
Bibes
,
L.
Bocher
,
S.
Valencia
,
F.
Kronast
,
A.
Crassous
,
X.
Moya
,
S.
Enouz-Vedrenne
,
A.
Gloter
,
D.
Imhoff
,
C.
Deranlot
,
N. D.
Mathur
,
S.
Fusil
,
K.
Bouzehouane
, and
A.
Barthélémy
,
Science
327
,
1106
(
2010
).
16.
C. H.
Ahn
,
A.
Bhattacharya
,
M. D.
Ventra
,
J. N.
Eckstein
,
C. D.
Frisbie
,
M. E.
Gershenson
,
A. M.
Goldman
,
I. H.
Inoue
,
J.
Mannhart
,
A. J.
Millis
,
A. F.
Morpurgo
,
D.
Natelson
, and
J.-M.
Triscone
,
Rev. Mod. Phys.
78
,
1185
(
2006
).
17.
C.-G.
Duan
,
J. P.
Velev
,
R. F.
Sabirianov
,
Z.
Zhu
,
J.
Chu
,
S. S.
Jaswal
, and
E. Y.
Tsymbal
,
Phys. Rev. Lett.
101
,
137201
(
2008
).
18.
J. M.
Rondinelli
,
M.
Stengel
, and
N. A.
Spaldin
,
Nat. Nanotechnol.
3
,
46
(
2008
).
19.
M.
Niranjan
,
J. D.
Burton
,
J.
Velev
,
S.
Jaswal
, and
E.
Tsymbal
,
Appl. Phys. Lett.
95
,
052501
(
2009
).
20.
C. A. F.
Vaz
,
J.
Hoffman
,
C. H.
Ahn
, and
R.
Ramesh
,
Adv. Mater.
22
,
2900
(
2010
).
21.
C. A. F.
Vaz
,
J.
Hoffman
,
Y.
Segal
,
J. W.
Reiner
,
R. D.
Grober
,
Z.
Zhang
,
C. H.
Ahn
, and
F. J.
Walker
,
Phys. Rev. Lett.
104
,
127202
(
2010
).
22.
K. J.
Choi
,
M.
Biegalski
,
Y. L.
Li
,
A.
Sharan
,
J.
Schubert
,
R.
Uecker
,
P.
Reiche
,
Y. B.
Chen
,
X. Q.
Pan
,
V.
Gopalan
,
L.-Q.
Chen
,
D. G.
Schlom
,
C. B.
Eom
,
Science
306
,
1005
(
2004
).
23.
A.
Gruverman
,
D.
Wu
,
H.
Lu
,
Y.
Wang
,
H. W.
Jang
,
C. M.
Folkman
,
M. Y.
Zhuravlev
,
D.
Felker
,
M.
Rzchowski
,
C.-B.
Eom
, and
E. Y.
Tsymbal
,
Nano Lett.
9
,
3539
(
2009
).
24.
P.
Giannozzi
,
S.
Baroni
,
N.
Bonini
,
M.
Calandra
,
R.
Car
,
C.
Cavazzoni
,
D.
Ceresoliet
,
G. L.
Chiarotti
,
M.
Cococcioni
,
I.
Dabo
 et al,
J. Phys.: Condens. Matter
21
,
395502
(
2009
).
25.
H.
Lu
,
X.
Liu
,
J. D.
Burton
,
C.-W.
Bark
,
Y.
Wang
,
Y.
Zhang
,
D. J.
Kim
,
A.
Stamm
,
P.
Lukashev
,
D. A.
Felker
,
C. M.
Folkman
,
P.
Gao
,
M. S.
Rzchowski
,
X. Q.
Pan
,
C.-B.
Eom
,
E. Y.
Tsymbal
, and
A.
Gruverman
,
Adv. Mater.
24
,
1209
(
2012
).
You do not currently have access to this content.