We demonstrate the ferroelectric field control of transport properties in SrRuO3 and Nb-doped SrTiO3. We utilize ionic liquid for the polarization reversal of PbZr0.2Ti0.8O3. The modulation of the sheet resistance in SrRuO3 is close to the value expected from the polarization-voltage measurement for PbZr0.2Ti0.8O3. In the case of Nb-doped SrTiO3, carrier density for the two polarization states is obtained by the Hall measurement, elucidating modulation of carrier density by 8.0 × 1013 cm−2 at 150 K. These results indicate that polarization reversal via the electric double layer can control the carrier density of materials beneath the ferroelectric layer similarly to conventional switching techniques utilizing a metal top electrode or a metallic tip of a piezoresponse force microscopy.

1.
J.
Hoffman
,
X.
Pan
,
J. W.
Reiner
,
F. J.
Walker
,
J. P.
Han
,
C. H.
Ahn
, and
T. P.
Ma
,
Adv. Mater.
22
,
2957
(
2010
).
2.
S. L.
Miller
and
P. J.
McWhorter
,
J. Appl. Phys.
72
,
5999
(
1992
).
3.
S.
Mathews
,
R.
Ramesh
,
T.
Venkatesan
, and
J.
Benedetto
,
Science
276
,
238
(
1997
).
4.
R. C. G.
Naber
,
C.
Tanase
,
P. W. M.
Blom
,
G. H.
Gelinck
,
A. W.
Marsman
,
F. J.
Touwslager
,
S.
Setayesh
, and
D. M.
De Leeuw
,
Nat. Mater.
4
,
243
(
2005
).
5.
C. H.
Ahn
,
S.
Gariglio
,
P.
Paruch
,
T.
Tybell
,
L.
Antognazza
, and
J.-M.
Triscone
,
Science
284
,
1152
(
1999
).
6.
K. S.
Takahashi
,
M.
Gabay
,
D.
Jaccard
,
K.
Shibuya
,
T.
Ohnishi
,
M.
Lippmaa
, and
J.-M.
Triscone
,
Nature
441
,
195
(
2006
).
7.
B.
Cui
,
C.
Song
,
H.
Mao
,
H.
Wu
,
F.
Li
,
J.
Peng
,
G.
Wang
,
F.
Zeng
, and
F.
Pan
,
Adv. Mater.
27
,
6651
(
2015
).
8.
L.
Zhang
,
X. G.
Chen
,
H. J.
Gardner
,
M. A.
Koten
,
J. E.
Shield
, and
X.
Hong
,
Appl. Phys. Lett.
107
,
152906
(
2015
).
9.
S. Z.
Bisri
,
S.
Shimizu
,
M.
Nakano
, and
Y.
Iwasa
,
Adv. Mater.
29
,
1607054
(
2017
).
10.
A.
Herklotz
,
E. J.
Guo
,
A. T.
Wong
,
T. L.
Meyer
,
S.
Dai
,
T. Z.
Ward
,
H. N.
Lee
, and
M. R.
Fitzsimmons
,
Nano Lett.
17
,
1665
(
2017
).
11.
N.
Gong
and
T. P.
Ma
,
IEEE Electron Device Lett.
39
,
15
(
2018
).
12.
N.
Gong
and
T. P.
Ma
,
IEEE Electron Device Lett.
37
,
1123
(
2016
).
13.
V.
Nagarajan
,
J.
Junquera
,
J. Q.
He
,
C. L.
Jia
,
R.
Waser
,
K.
Lee
,
Y. K.
Kim
,
S.
Baik
,
T.
Zhao
,
R.
Ramesh
,
P.
Ghosez
, and
K. M.
Rabe
,
J. Appl. Phys.
100
,
051609
(
2006
).
14.
V.
Nagarajan
,
S.
Prasertchoung
,
T.
Zhao
,
H.
Zheng
,
J.
Ouyang
,
R.
Ramesh
,
W.
Tian
,
X. Q.
Pan
,
D. M.
Kim
,
C. B.
Eom
,
H.
Kohlstedt
, and
R.
Waser
,
Appl. Phys. Lett.
84
,
5225
(
2004
).
15.
I.
Vrejoiu
,
G.
Le Rhun
,
L.
Pintilie
,
D.
Hesse
,
M.
Alexe
, and
U.
Gösele
,
Adv. Mater.
18
,
1657
(
2006
).
16.
C. H.
Ahn
,
R. H.
Hammond
,
T. H.
Geballe
,
M. R.
Beasley
,
J.-M.
Triscone
,
M.
Decroux
,
O.
Fischer
,
L.
Antognazza
, and
K.
Char
,
Appl. Phys. Lett.
70
,
206
(
1997
).
17.
H.
Yuan
,
H.
Shimotani
,
J.
Ye
,
S.
Yoon
,
H.
Aliah
,
A.
Tsukazaki
,
M.
Kawasaki
, and
Y.
Iwasa
,
J. Am. Chem. Soc.
132
,
18402
(
2010
).
18.
Y.
Ohuchi
,
J.
Matsuno
,
N.
Ogawa
,
Y.
Kozuka
,
M.
Uchida
,
Y.
Tokura
, and
M.
Kawasaki
,
Nat. Commun.
9
,
213
(
2018
).
19.
K.
Ueno
,
S.
Nakamura
,
H.
Shimotani
,
A.
Ohtomo
,
N.
Kimura
,
T.
Nojima
,
H.
Aoki
,
Y.
Iwasa
, and
M.
Kawasaki
,
Nat. Mater.
7
,
855
(
2008
).
20.
O. N.
Tufte
and
P. W.
Chapman
,
Phys. Rev.
155
,
796
(
1967
).
21.
M. A.
Saifi
and
L. E.
Cross
,
Phys. Rev. B
2
,
677
(
1970
).
22.
J. H.
Haeni
,
P.
Irvin
,
W.
Chang
,
R.
Uecker
,
P.
Reiche
,
Y. L.
Li
,
S.
Choudhury
,
W.
Tian
,
M. E.
Hawley
,
B.
Craigo
,
A. K.
Tagantsev
,
X. Q.
Pan
,
S. K.
Streiffer
,
L. Q.
Chen
,
S. W.
Kirchoefer
,
J.
Levy
, and
D. G.
Schlom
,
Nature
430
,
758
(
2004
).
23.
C. L.
Jia
,
S. B.
Mi
,
M.
Faley
,
U.
Poppe
,
J.
Schubert
, and
K.
Urban
,
Phys. Rev. B
79
,
081405
(
2009
).
24.
M.
Sepliarsky
,
M. G.
Stachiotti
, and
R. L.
Migoni
,
Phys. Rev. Lett.
96
,
137603
(
2006
).
25.
D. A.
Tenne
,
A.
Bruchhausen
,
N. D.
Lanzillotti-Kimura
,
A.
Fainstein
,
R. S.
Katiyar
,
A.
Cantarero
,
A.
Soukiassian
,
V.
Vaithyanathan
,
J. H.
Haeni
,
W.
Tian
,
D. G.
Schlom
,
K. J.
Choi
,
D. M.
Kim
,
C. B.
Eom
,
H. P.
Sun
,
X. Q.
Pan
,
Y. L.
Li
,
L. Q.
Chen
,
Q. X.
Jia
,
S. M.
Nakhmanson
,
K. M.
Rabe
, and
X. X.
Xi
,
Science
313
,
1614
(
2006
).
You do not currently have access to this content.