We report the electrostatic modulation of transport in strained Pr0.65(Ca0.75Sr0.25)0.35MnO3 thin films grown on SrTiO3 by gating with ionic liquid in electric double layer transistors (EDLT). In such manganite films with strong phase separation, a cluster glass magnetic state emerges at low temperatures with a spin freezing temperature of about 99 K, which is accompanied by the reentrant insulating state with high resistance below 30 K. In the EDLT, we observe bipolar and asymmetric modulation of the channel resistance, as well as an enhanced electroresistance up to 200% at positive gate bias. Our results provide insights on the carrier-density-dependent correlated electron physics of cluster glass systems.
REFERENCES
1.
E.
Dagotto
, Science
309
, 257
(2005
).2.
Y.
Tokura
, Phys. Today
56
(7
), 50
(2003
).3.
L.
Zhang
, C.
Israel
, A.
Biswas
, R. L.
Greene
, and A.
de Lozanne
, Science
298
, 805
(2002
).4.
A.
Moreo
, Science
283
, 2034
(1999
).5.
W.
Wu
, C.
Israel
, N.
Hur
, S.
Park
, S. W.
Cheong
, and A.
de Lozanne
, Nature Mater.
5
, 881
(2006
).6.
P.
Sharma
, S.
El-Khatib
, I.
Mihut
, J.
Betts
, A.
Migliori
, S.
Kim
, S.
Guha
, and S. W.
Cheong
, Phys. Rev. B
78
, 134205
(2008
).7.
J. L.
García-Muñoz
, A.
Collado
, M. A. G.
Aranda
, and C.
Ritter
, Phys. Rev. B
84
, 024425
(2011
).8.
G.
Blake
, L.
Chapon
, P.
Radaelli
, D.
Argyriou
, M.
Gutmann
, and J.
Mitchell
, Phys. Rev. B
66
, 144412
(2002
).9.
T.
Wu
and J. F.
Mitchell
, Phys. Rev. B
69
, 100405
(2004
).10.
T.
Wu
and J. F.
Mitchell
, Phys. Rev. B
74
, 214423
(2006
).11.
T.
Wu
and J. F.
Mitchell
, Appl. Phys. Lett.
86
, 252505
(2005
).12.
L.
Ghivelder
and F.
Parisi
, Phys. Rev. B
71
, 184425
(2005
).13.
G.
Garbarino
, C.
Acha
, P.
Levy
, T.
Koo
, and S. W.
Cheong
, Phys. Rev. B
74
, 100401
–R
(2006
).14.
T.
Dhakal
, J.
Tosado
, and A.
Biswas
, Phys. Rev. B
75
, 092404
(2007
).15.
T.
Wu
, S. B.
Ogale
, S. R.
Shinde
, A.
Biswas
, T.
Polletto
, R. L.
Greene
, T.
Venkatesan
, and A. J.
Millis
, J. Appl. Phys.
93
, 5507
(2003
).16.
K. H.
Ahn
, T.
Lookman
, and A. R.
Bishop
, Nature
428
, 401
(2004
).17.
T. Z.
Ward
, J. D.
Budai
, Z.
Gai
, J. Z.
Tischler
, L.
Yin
, and J.
Shen
, Nat. Phys.
5
, 885
(2009
).18.
C. H.
Ahn
, J.-M.
Triscone
, and J.
Mannhart
, Nature
424
, 1015
(2003
).19.
X.
Hong
, A.
Posadas
, and C. H.
Ahn
, Appl. Phys. Lett.
86
, 142501
(2005
).20.
C. H.
Ahn
, M.
Di 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
).21.
H. J. A.
Molegraaf
, J.
Hoffman
, C. A. F.
Vaz
, S.
Gariglio
, D.
van der Marel
, C. H.
Ahn
, and J. M.
Triscone
, Adv. Mater.
21
, 3470
(2009
).22.
J.
Wu
and C.
Leighton
, Phys. Rev. B
67
, 174408
(2003
).23.
J. F.
Ding
, K. X.
Jin
, Z.
Zhang
, and T.
Wu
, Appl. Phys. Lett.
100
, 062402
(2012
).24.
C. L.
Lu
, Y. Y.
Wu
, Z. C.
Xia
, S. L.
Yuan
, L.
Chen
, Z. M.
Tian
, J. M.
Liu
, and T.
Wu
, Appl. Phys. Lett.
99
, 122510
(2011
).25.
C.
Luo
, K. X.
Jin
, C. L.
Chen
, and T.
Wu
, Appl. Phys. Lett.
103
, 212401
(2013
).26.
J.
Lourembam
, J. C.
Wu
, J. F.
Ding
, W.
Lin
, and T.
Wu
, Phys. Rev. B
89
, 014425
(2014
).27.
V.
Moshnyaga
, B.
Damaschke
, O.
Shapoval
, A.
Belenchuk
, J.
Faupel
, O. I.
Lebedev
, J.
Verbeeck
, G.
van Tendeloo
, M.
Mucksch
, V.
Tsurkan
, R.
Tidecks
, and K.
Samwer
, Nature Mater.
2
, 247
(2003
).28.
J.
Zhang
, H.
Tanaka
, T.
Kanki
, J.-H.
Choi
, and T.
Kawai
, Phys. Rev. B
64
, 184404
(2001
).29.
D.
Gillaspie
, J. X.
Ma
, H.-Y.
Zhai
, T. Z.
Ward
, H. M.
Christen
, E. W.
Plummer
, and J.
Shen
, J. Appl. Phys.
99
, 08S901
(2006
).30.
X. G.
Li
, X. J.
Fan
, G.
Ji
, W. B.
Wu
, K. H.
Wong
, C. L.
Choy
, and H. C.
Ku
, J. Appl. Phys.
85
, 1663
(1999
).31.
J. A.
Mydosh
, Spin Glasses: An Experimental Introduction
, 2nd ed. (Taylor & Francis
, London
, 1993
).32.
M. B.
Salamon
and M.
Jaime
, Rev. Mod. Phys.
73
, 583
(2001
).33.
H. L.
Ju
and H.
Sohn
, J. Magn. Magn. Mater.
167
, 200
(1997
).34.
J. R. L.
de Almeida
and D. J.
Thouless
, J. Phys. A
11
, 983
(1978
).35.
V.
Markovich
, I.
Fita
, A.
Wisniewski
, G.
Jung
, D.
Mogilyansky
, R.
Puzniak
, L.
Titelman
, and G.
Gorodetsky
, Phys. Rev. B
81
, 134440
(2010
).36.
H.
Wang
, T.
Zhu
, K.
Zhao
, W.
Wang
, C.
Wang
, Y.
Wang
, and W.
Zhan
, Phys. Rev. B
70
, 092409
(2004
).37.
T.
Wu
, S.
Ogale
, J.
Garrison
, B.
Nagaraj
, A.
Biswas
, Z.
Chen
, R.
Greene
, R.
Ramesh
, T.
Venkatesan
, and A.
Millis
, Phys. Rev. Lett.
86
, 5998
(2001
).38.
T. Z.
Ward
, S.
Liang
, K.
Fuchigami
, L.
Yin
, E.
Dagotto
, E. W.
Plummer
, and J.
Shen
, Phys. Rev. Lett.
100
, 247204
(2008
).39.
V.
Markovich
, E.
Rozenberg
, A.
Shames
, G.
Gorodetsky
, I.
Fita
, K.
Suzuki
, R.
Puzniak
, D.
Shulyatev
, and Y.
Mukovskii
, Phys. Rev. B
65
, 144402
(2002
).40.
N.
Pandey
, R.
Lobo
, and R.
Budhani
, Phys. Rev. B
67
, 054413
(2003
).41.
R.
Freitas
, L.
Ghivelder
, F.
Damay
, F.
Dias
, and L.
Cohen
, Phys. Rev. B
64
, 144404
(2001
).42.
P.
Sharma
, S.
Kim
, T.
Koo
, S.
Guha
, and S. W.
Cheong
, Phys. Rev. B
71
, 224416
(2005
).43.
V. G.
Sathe
, A.
Ahlawat
, R.
Rawat
, and P.
Chaddah
, J. Phys.: Condens. Matter
22
, 176002
(2010
).44.
B.
Kim
, D.
Kwon
, T.
Yajima
, C.
Bell
, Y.
Hikita
, B. G.
Kim
, and H. Y.
Hwang
, Appl. Phys. Lett.
99
, 092513
(2011
).45.
I.
Pallecchi
, L.
Pellegrino
, E.
Bellingeri
, A.
Siri
, D.
Marré
, A.
Tebano
, and G.
Balestrino
, Phys. Rev. B
78
, 024411
(2008
).46.
Y.
Tomioka
and Y.
Tokura
, Phys. Rev. B
66
, 104416
(2002
).47.
H.
Jeen
and A.
Biswas
, Phys. Rev. B
88
, 024415
(2013
).48.
H.
Guo
, J. H.
Noh
, S.
Dong
, P. D.
Rack
, Z.
Gai
, X.
Xu
, E.
Dagotto
, J.
Shen
, and T. Z.
Ward
, Nano Lett.
13
, 3749
(2013
).49.
C.
Thiele
, K.
Dörr
, L.
Schultz
, E.
Beyreuther
, and W. M.
Lin
, Appl. Phys. Lett.
87
, 162512
(2005
).50.
J.
Jeong
, N.
Aetukuri
, T.
Graf
, T. D.
Schladt
, M. G.
Samant
, and S. S. P.
Parkin
, Science
339
, 1402
(2013
).51.
P.
Orgiani
, A.
Yu. Petrov
, R.
Ciancio
, A.
Galdi
, L.
Maritato
, and B. A.
Davidson
, Appl. Phys. Lett.
100
, 042404
(2012
).© 2014 AIP Publishing LLC.
2014
AIP Publishing LLC
You do not currently have access to this content.
