We report the growth and magnetic properties of all-manganite superlattices composed of ultrathin double-exchange ferromagnetic La0.7Sr0.3MnO3 and noncollinear multiferroic TbMnO3 layers. Spontaneous magnetization and hysteresis loops are observed in such superlattices with individual La0.7Sr0.3MnO3 layers as thin as two unit cells, which are accompanied by pronounced exchange bias and enhanced coercivity. Our results indicate substantial interfacial magnetic coupling between spin sublattices in such superlattices, providing a powerful approach towards tailoring the properties of artificial magnetic heterostructures.

1.
Ultrathin Magnetic Structures I
, edited by
J. A. C.
Bland
and
B.
Heinrich
(
Springer
,
Berlin
,
1994
).
2.
C. A. F.
Vaz
,
J. A. C.
Bland
, and
G.
Lauhoff
,
Rep. Prog. Phys.
71
,
056501
(
2008
).
3.
R.
Skomski
,
J. Phys.: Condens. Matter
15
,
R841
(
2003
).
4.
M.
Imada
,
A.
Fujimori
, and
Y.
Tokura
,
Rev. Mod. Phys.
70
,
1039
(
1998
).
5.
S.
Jin
,
T. H.
Tiefel
,
M.
McCormack
,
R. A.
Fastnacht
,
R.
Ramesh
, and
L. H.
Chen
,
Science
264
,
413
(
1994
).
6.
E.
Dagotto
,
T.
Hotta
, and
A.
Moreo
,
Phys. Rep.
344
,
1
(
2001
).
7.
M.
Huijben
,
L. W.
Martin
,
Y.-H.
Chu
,
M. B.
Holcomb
,
P.
Yu
,
G.
Rijnders
,
D. H. A.
Blank
, and
R.
Ramesh
,
Phys. Rev. B
78
,
094413
(
2008
).
8.
J. Z.
Sun
,
D. W.
Abraham
,
R. A.
Rao
, and
C. B.
Eom
,
Appl. Phys. Lett.
74
,
3017
(
1999
).
9.
M.
Bibes
,
Ll.
Balcells
,
S.
Valencia
,
J.
Fontcuberta
,
M.
Wojcik
,
E.
Jedryka
, and
S.
Nadolski
,
Phys. Rev. Lett.
87
,
067210
(
2001
).
10.
T.
Becker
,
C.
Streng
,
Y.
Luo
,
V.
Moshnyaga
,
B.
Damaschke
,
N.
Shannon
, and
K.
Samwer
,
Phys. Rev. Lett.
89
,
237203
(
2002
).
11.
A.
Tebano
,
C.
Aruta
,
S.
Sanna
,
P. G.
Medaglia
,
G.
Balestrino
,
A. A.
Sidorenko
,
R.
De Renzi
,
G.
Ghiringhelli
,
L.
Braicovich
,
V.
Bisogni
, and
N. B.
Brookes
,
Phys. Rev. Lett.
100
,
137401
(
2008
).
12.
M.
Ziese
,
F.
Bern
,
E.
Pippel
,
D.
Hesse
, and
I.
Vrejoiu
,
Nano Lett.
12
,
4276
(
2012
).
13.
U.
Lüders
,
W. C.
Sheets
,
A.
David
,
W.
Prellier
, and
R.
Frésard
,
Phys. Rev. B
80
,
241102
R
(
2009
).
14.
T. S.
Santos
,
B. J.
Kirby
,
S.
Kumar
,
S. J.
May
,
J. A.
Borchers
,
B. B.
Maranville
,
J.
Zarestky
,
S. G. E. T.
Velthuis
,
J.
van den Brink
, and
A.
Bhattacharya
,
Phys. Rev. Lett.
107
,
167202
(
2011
).
15.
C.
He
,
A. J.
Grutter
,
M.
Gu
,
N. D.
Browning
,
Y.
Takamura
,
B. J.
Kirby
,
J. A.
Borchers
,
J. W.
Kim
,
M. R.
Fitzsimmons
,
X.
Zhai
,
V. V.
Mehta
,
F. J.
Wong
, and
Y.
Suzuki
,
Phys. Rev. Lett.
109
,
197202
(
2012
).
16.
H. Y.
Hwang
,
Y.
Iwasa
,
M.
Kawasaki
,
B.
Keimer
,
N.
Nagaosa
, and
Y.
Tokura
,
Nature Mater.
11
,
103
(
2012
).
17.
N.
Reyren
,
S.
Thiel
,
A. D.
Caviglia
,
L.
Fitting Kourkoutis
,
G.
Hammerl
,
C.
Richter
,
C. W.
Schneider
,
T.
Kopp
,
A.-S.
Rüetschi
,
D.
Jaccard
,
M.
Gabay
,
D. A.
Muller
,
J.-M.
Triscone
, and
J.
Mannhart
,
Science
317
,
1196
(
2007
).
18.
J.
Chakhalian
,
J. W.
Freeland
,
H.-U.
Habermeier
,
G.
Cristiani
,
G.
Khaliullin
,
M.
van Veenendaal
, and
B.
Keimer
,
Science
318
,
1114
(
2007
).
19.
J.
Mannhart
and
D. G.
Schlom
,
Science
327
,
1607
(
2010
).
20.
K.
Pradhan
and
A. P.
Kampf
,
Phys. Rev. B
87
,
155152
(
2013
).
21.
S. J.
May
,
P. J.
Ryan
,
J. L.
Robertson
,
J.-W.
Kim
,
T. S.
Santos
,
E.
Karapetrova
,
J. L.
Zarestky
,
X.
Zhai
,
S. G. E.
te Velthuis
,
J. N.
Eckstein
,
S. D.
Bader
, and
A.
Bhattacharya
,
Nature Mater.
8
,
892
(
2009
).
22.
P.
Padhan
and
W.
Prellier
,
Phys. Rev. B
72
,
104416
(
2005
).
23.
M.
Gibert
,
P.
Zubko
,
R.
Scherwitzl
,
J.
ĺñiguez
, and
J.-M.
Triscone
,
Nature Mater.
11
,
195
(
2012
).
24.
S. M.
Wu
,
S. A.
Cybart
,
P.
Yu
,
M. D.
Rossell
,
J. X.
Zhang
,
R.
Ramesh
, and
R. C.
Dynes
,
Nature Mater.
9
,
756
(
2010
).
25.
S. M.
Wu
,
S. A.
Cybart
,
D.
Yi
,
J. M.
Parker
,
R.
Ramesh
, and
R. C.
Dynes
,
Phys. Rev. Lett.
110
,
067202
(
2013
).
26.
J. F.
Ding
,
O. I.
Lebedev
,
S.
Turner
,
Y. F.
Tian
,
W. J.
Hu
,
J. W.
Seo
,
C.
Panagopoulos
,
W.
Prellier
,
G.
Van Tendeloo
, and
T.
Wu
,
Phys. Rev. B
87
,
054428
(
2013
).
27.
A. L.
Kobrinskii
,
A. M.
Goldman
,
M.
Varela
, and
S. J.
Pennycook
,
Phys. Rev. B
79
,
094405
(
2009
).
28.
M.
Ziese
,
I.
Vrejoiu
,
E.
Pippel
,
P.
Esquinazi
,
D.
Hesse
,
C.
Etz
,
J.
Henk
,
A.
Ernst
,
I. V.
Maznichenko
,
W.
Hergert
, and
I.
Mertig
,
Phys. Rev. Lett.
104
,
167203
(
2010
).
29.
N.
Moutis
,
C.
Christides
,
I.
Panagiotopoulos
, and
D.
Niarchos
,
Phys. Rev. B
64
,
094429
(
2001
).
30.
T.
Kimura
,
T.
Goto
,
H.
Shintani
,
K.
Ishizaka
,
T.
Arima
, and
Y.
Tokura
,
Nature
426
,
55
(
2003
).
31.
M.
Kenzelmann
,
A. B.
Harris
,
S.
Jonas
,
C.
Broholm
,
J.
Schefer
,
S. B.
Kim
,
C. L.
Zhang
,
S.-W.
Cheong
,
O. P.
Vajk
, and
J. W.
Lynn
,
Phys. Rev. Lett.
95
,
087206
(
2005
).
33.
J. Th. M.
De Hosson
,
D.
Mannix
,
S.
Venkatesan
,
G.
Catalan
,
D.
Rubi
,
B. J.
Kooi
,
J. T.
De Hosson
, and
B.
Noheda
,
J. Phys.: Condens. Matter
21
,
182001
(
2009
).
34.
X.
Marti
,
V.
Skumryev
,
C.
Ferrater
,
M. V.
García-Cuenca
,
M.
Varela
,
F.
Sánchez
, and
J.
Fontcuberta
,
Appl. Phys. Lett.
96
,
222505
(
2010
).
35.
Y. F.
Tian
,
J. F.
Ding
,
W. N.
Lin
,
Z. H.
Chen
,
A.
David
,
M.
He
,
W. J.
Hu
,
L.
Chen
, and
T.
Wu
,
Sci. Rep.
3
,
1094
(
2013
).
36.
Y.
Cui
,
H.
Peng
,
S.
Wu
,
R.
Wang
, and
T.
Wu
,
ACS Appl. Mater. Interfaces
5
,
1213
(
2013
).
37.
Y. M.
Cui
,
Y. F.
Tian
,
W.
Liu
,
Y. F.
Li
,
R. M.
Wang
, and
T.
Wu
,
AIP Adv.
1
,
042129
(
2011
).
38.
H.
Yamada
,
Y.
Ogawa
,
Y.
Ishii
,
H.
Sato
,
M.
Kawasaki
,
H.
Akoh
, and
Y.
Tokura
,
Science
305
,
646
(
2004
).
39.
J. F.
Ding
,
Y. F.
Tian
,
W. J.
Hu
,
W. N.
Lin
, and
T.
Wu
,
Appl. Phys. Lett.
102
,
032401
(
2013
).
40.
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
).
41.
T.
Wu
and
J. F.
Mitchell
,
Phys. Rev. B
74
,
214423
(
2006
).
42.
X. H.
Huang
,
J. F.
Ding
,
G. Q.
Zhang
,
Y.
Hou
,
Y. P.
Yao
, and
X. G.
Li
,
Phys. Rev. B
78
,
224408
(
2008
).
43.
S.
Karmakar
,
S.
Taran
,
E.
Bose
,
B. K.
Chaudhuri
,
C. P.
Sun
,
C. L.
Huang
, and
H. D.
Yang
,
Phys. Rev. B
77
,
144409
(
2008
).
44.
S.
Venkatesan
,
C.
Daumont
,
B. J.
Kooi
,
B.
Noheda
, and
J. M.
De Hosson
,
Phys. Rev. B
80
,
214111
(
2009
).
45.
S. R.
Bakaul
,
W.
Lin
, and
T.
Wu
,
Appl. Phys. Lett.
100
,
012403
(
2012
).
46.
S. R.
Bakaul
,
B. F.
Miao
,
W.
Lin
,
W.
Hu
,
A.
David
,
H. F.
Ding
, and
T.
Wu
,
Appl. Phys. Lett.
101
,
012408
(
2012
).
You do not currently have access to this content.