With integrated electric and magnetic orders, multiferroic heterostructures have attracted great attention because of their significance in fundamental physics and promising applications. The physical mechanism underlying the technological innovations for multiferroic heterostructures results mainly from the interplay between the spin, charge, orbit, and lattice degrees of freedom at their interfaces. Benefiting from the fundamental technological breakthroughs in atomic-scale mapping, investigations involving site-by-site information at multiferroic heterointerfaces have recently grown. In this review, we summarize some recent progress in atomic-scale observations of the reconstructions of charges, orbitals, ions, and others at multiferroic interfaces. Correspondingly, recent advances in understanding of the interfacial effects on the transport properties in multiferroic heterostructures, especially in ferroelectric/multiferroic tunnel junctions, are presented. Finally, new inspirations for the exploration of interfacial physics using the emerging, atomic-scale techniques and the further design of devices with novel properties are proposed.

1.
M.
Fiebig
,
J. Phys. D: Appl. Phys.
38
,
R123
R152
(
2005
).
2.
W.
Eerenstein
,
N. D.
Mathur
, and
J. F.
Scott
,
Nature
442
,
759
765
(
2006
).
3.
W.
Prellier
,
M. P.
Singh
, and
P.
Murugavel
,
J. Phys.: Condens. Matter
17
,
R803
R832
(
2005
).
4.
S. W.
Cheong
and
M.
Mostovoy
,
Nat. Mater.
6
,
13
20
(
2007
).
5.
D.
Khomskii
,
Physics
2
,
20
(
2009
).
6.
Y.
Tokura
and
S.
Seki
,
Adv. Mater.
22
,
1554
1565
(
2010
).
7.
G.
Catalan
and
J. F.
Scott
,
Adv. Mater.
21
,
2463
2485
(
2009
).
8.
J.
Wang
,
J. B.
Neaton
,
H.
Zheng
,
V.
Nagarajan
,
S. B.
Ogale
,
B.
Liu
,
D.
Viehland
,
V.
Vaithyanathan
,
D. G.
Schlom
,
U. V.
Waghmare
,
N. A.
Spaldin
,
K. M.
Rabe
,
M.
Wuttig
, and
R.
Ramesh
,
Science
299
,
1719
1722
(
2003
).
9.
J. M.
Hu
,
Z.
Li
,
L. Q.
Chen
, and
C. W.
Nan
,
Nat. Commun.
2
,
553
(
2011
).
10.
D.
Sando
,
A.
Agbelele
,
D.
Rahmedov
,
J.
Liu
,
P.
Rovillain
,
C.
Toulouse
,
I. C.
Infante
,
A. P.
Pyatakov
,
S.
Fusil
,
E.
Jacquet
,
C.
Carrétéro
,
C.
Deranlot
,
S.
Lisenkov
,
D.
Wang
,
J.-M. L.
Breton
,
M.
Cazayous
,
A.
Sacuto
,
J.
Juraszek
,
A. K.
Zvezdin
,
L.
Bellaiche
,
B.
Dkhil
,
A.
Barthélémy
, and
M.
Bibes
,
Nat. Mater.
12
,
641
646
(
2013
).
11.
W. C.
Huang
,
W. B.
Zhao
,
Z.
Luo
,
Y. W.
Yin
,
Y.
Lin
,
C. M.
Hou
,
B. B.
Tian
,
C. G.
Duan
, and
X. G.
Li
,
Adv. Electron. Mater.
4
,
1700560
(
2018
).
12.
K. F.
Wang
,
J. M.
Liu
, and
Z. F.
Ren
,
Adv. Phys.
58
,
321
448
(
2009
).
13.
M.
Tokunaga
,
M.
Akaki
,
T.
Ito
,
S.
Miyahara
,
A.
Miyake
,
H.
Kuwahara
, and
N.
Furukawa
,
Nat. Commun.
6
,
5878
(
2015
).
14.
P.
Mandal
,
M. J.
Pitcher
,
J.
Alaria
,
H.
Niu
,
P.
Borisov
,
P.
Stamenov
,
J. B.
Claridge
, and
M. J.
Rosseinsky
,
Nature
525
,
363
366
(
2015
).
15.
H. J.
Zhao
,
W.
Ren
,
Y.
Yang
,
J.
Íñiguez
,
X. M.
Chen
, and
L.
Bellaiche
,
Nat. Commun.
5
,
4021
(
2014
).
16.
J. A.
Mundy
,
C. M.
Brooks
,
M. E.
Holtz
,
J. A.
Moyer
,
H.
Das
,
A. F.
Rebola
,
J. T.
Heron
,
J. D.
Clarkson
,
S. M.
Disseler
,
Z.
Liu
,
A.
Farhan
,
R.
Held
,
R.
Hovden
,
E.
Padgett
,
Q.
Mao
,
H.
Paik
,
R.
Misra
,
L. F.
Kourkoutis
,
E.
Arenholz
,
A.
Scholl
,
J. A.
Borchers
,
W. D.
Ratcliff
,
R.
Ramesh
,
C. J.
Fennie
,
P.
Schiffer
,
D. A.
Muller
, and
D. G.
Schlom
,
Nature
537
,
523
527
(
2016
).
17.
H.
Hojo
,
R.
Kawabe
,
K.
Shimizu
,
H.
Yamamoto
,
K.
Mibu
,
K.
Samanta
,
T.
Saha-Dasgupta
, and
M.
Azuma
,
Adv. Mater.
29
,
1603131
(
2017
).
18.
N. A.
Hill
,
J. Phys. Chem. B
104
,
6694
6709
(
2000
).
19.
B. B.
Van Aken
and
T. T. M.
Palstra
,
Phys. Rev. B
69
,
134113
(
2004
).
20.
J. P.
Velev
,
S. S.
Jaswal
, and
E. Y.
Tsymbal
,
Philos. Trans. R. Soc., A
369
,
3069
3097
(
2011
).
21.
T.
Kimura
,
Annu. Rev. Mater. Res.
37
,
387
413
(
2007
).
22.
C.-W.
Nan
,
M. I.
Bichurin
,
S. X.
Dong
,
D.
Viehland
, and
G.
Srinivasan
,
J. Appl. Phys.
103
,
031101
(
2008
).
23.
G.
Srinivasan
,
Annu. Rev. Mater. Res.
40
,
153
178
(
2010
).
24.
N. X.
Sun
and
G.
Srinivasan
,
Spin
02
,
1240004
(
2012
).
25.
L. W.
Martin
and
R.
Ramesh
,
Acta Mater.
60
,
2449
2470
(
2012
).
26.
R. C.
Kambale
,
D.-Y.
Jeong
, and
J.
Ryu
,
Adv. Condens. Matter Phys.
2012
,
1
15
.
27.
X. F.
Yao
,
J.
Ma
,
Y. H.
Lin
,
C.-W.
Nan
, and
J. X.
Zhang
,
Sci. China Mater.
58
,
143
155
(
2015
).
28.
W. C.
Huang
,
S. W.
Yang
, and
X. G.
Li
,
J. Materiomics
1
,
263
284
(
2015
).
29.
C.
Song
,
B.
Cui
,
F.
Li
,
X.
Zhou
, and
F.
Pan
,
Prog. Mater Sci.
87
,
33
82
(
2017
).
30.
H.
Kroemer
,
Rev. Mod. Phys.
73
,
783
793
(
2001
).
31.
C.
Cancellieri
and
V. N.
Strocov
,
Spectroscopy of Complex Oxide Interfaces -Photoemission and Related Spectroscopies
(
Springer
,
Cham
,
2018
).
32.
O. L.
Krivanek
,
G. J.
Corbin
,
N.
Dellby
,
B. F.
Elston
,
R. J.
Keyse
,
M. F.
Murfitt
,
C. S.
Own
,
Z. S.
Szilagyi
, and
J. W.
Woodruff
,
Ultramicroscopy
108
,
179
195
(
2008
).
33.
B. D.
Forbes
,
A. J.
D'Alfonso
,
R. E. A.
Williams
,
R.
Srinivasan
,
H. L.
Fraser
,
D. W.
McComb
,
B.
Freitag
,
D. O.
Klenov
, and
L. J.
Allen
,
Phys. Rev. B
86
,
024108
(
2012
).
34.
N. R.
Lugg
,
G.
Kothleitner
,
N.
Shibata
, and
Y.
Ikuhara
,
Ultramicroscopy
151
,
150
159
(
2015
).
35.
S. R.
Spurgeon
,
Y.
Du
, and
S. A.
Chambers
,
Microsc. Microanal.
23
,
513
517
(
2017
).
36.
J. A.
Mundy
,
Q.
Mao
,
C. M.
Brooks
,
D. G.
Schlom
, and
D. A.
Muller
,
Appl. Phys. Lett.
101
,
042907
(
2012
).
37.
D. A.
Muller
,
L. F.
Kourkoutis
,
M.
Murfitt
,
J. H.
Song
,
H. Y.
Hwang
,
J.
Silcox
,
N.
Dellby
, and
O. L.
Krivanek
,
Science
139
,
1073
1076
(
2008
).
38.
Y. M.
Kim
,
A.
Morozovska
,
E.
Eliseev
,
M. P.
Oxley
,
R.
Mishra
,
S. M.
Selbach
,
T.
Grande
,
S. T.
Pantelides
,
S. V.
Kalinin
, and
A. Y.
Borisevich
,
Nat. Mater.
13
,
1019
1025
(
2014
).
39.
R.
Soni
,
A.
Petraru
,
H. S.
Nair
,
O.
Vavra
,
M.
Ziegler
,
S. K.
Kim
,
D. S.
Jeong
, and
H.
Kohlstedt
,
Nanoscale
8
,
10799
10805
(
2016
).
40.
S. R.
Spurgeon
,
P. V.
Balachandran
,
D. M.
Kepaptsoglou
,
A. R.
Damodaran
,
J.
Karthik
,
S.
Nejati
,
L.
Jones
,
H.
Ambaye
,
V.
Lauter
,
Q. M.
Ramasse
,
K. K.
Lau
,
L. W.
Martin
,
J. M.
Rondinelli
, and
M. L.
Taheri
,
Nat. Commun.
6
,
6735
(
2015
).
41.
W. C.
Huang
,
Y.
Lin
,
Y. W.
Yin
,
L.
Feng
,
D. L.
Zhang
,
W. B.
Zhao
,
Q.
Li
, and
X. G.
Li
,
ACS Appl. Mater. Interfaces
8
,
10422
10429
(
2016
).
42.
W. C.
Huang
,
Y.-W.
Fang
,
Y. W.
Yin
,
B. B.
Tian
,
W. B.
Zhao
,
C. M.
Hou
,
C.
Ma
,
Q.
Li
,
E. Y.
Tsymbal
,
C.-G.
Duan
, and
X.-G.
Li
,
ACS Appl. Mater. Interfaces
10
,
5649
5656
(
2018
).
43.
P.
Zubko
,
S.
Gariglio
,
M.
Gabay
,
P.
Ghosez
, and
J.-M.
Triscone
,
Annu. Rev. Condens. Matter Phys.
2
,
141
165
(
2011
).
44.
S. M.
Wu
,
S. A.
Cybart
,
P.
Yu
,
M. D.
Rossell
,
J. X.
Zhang
,
R.
Ramesh
, and
R. C.
Dynes
,
Nat. Mater.
9
,
756
761
(
2010
).
45.
A.
Ohtomo
and
H. Y.
Hwang
,
Nature
427
,
423
426
(
2004
).
46.
N.
Reyren
,
S.
Thiel
,
A. D.
Caviglia
,
L. F.
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
1199
(
2007
).
47.
A.
Brinkman
,
M.
Huijben
,
M.
van Zalk
,
J.
Huijben
,
U.
Zeitler
,
J. C.
Maan
,
W. G.
van der Wiel
,
G.
Rijnders
,
D. H.
Blank
, and
H.
Hilgenkamp
,
Nat. Mater.
6
,
493
496
(
2007
).
48.
Z.
Li
,
D.
Song
,
R.
Yu
,
B.
Ge
,
Z.
Liao
,
Y.
Li
,
S.
Dong
, and
J.
Zhu
,
ACS Appl. Mater. Interfaces
8
,
24192
24197
(
2016
).
49.
F. Y.
Bruno
,
J.
Garcia-Barriocanal
,
M.
Varela
,
N. M.
Nemes
,
P.
Thakur
,
J. C.
Cezar
,
N. B.
Brookes
,
A.
Rivera-Calzada
,
M.
Garcia-Hernandez
,
C.
Leon
,
S.
Okamoto
,
S. J.
Pennycook
, and
J.
Santamaria
,
Phys. Rev. Lett.
106
,
147205
(
2011
).
50.
G. A.
Baraff
,
J. A.
Appelbaum
, and
D. R.
Hamann
,
Phys. Rev. Lett.
38
,
237
240
(
1977
).
51.
W. A.
Harrison
,
E. A.
Kraut
,
J. R.
Waldrop
, and
R. W.
Grant
,
Phys. Rev. B
18
,
4402
4410
(
1978
).
52.
M.
Marinova
,
J. E.
Rault
,
A.
Gloter
,
S.
Nemsak
,
G. K.
Palsson
,
J. P.
Rueff
,
C. S.
Fadley
,
C.
Carretero
,
H.
Yamada
,
K.
March
,
V.
Garcia
,
S.
Fusil
,
A.
Barthelemy
,
O.
Stephan
,
C.
Colliex
, and
M.
Bibes
,
Nano Lett.
15
,
2533
2541
(
2015
).
53.
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
).
54.
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
).
55.
D.
Yi
,
J.
Liu
,
S.
Okamoto
,
S.
Jagannatha
,
Y.-C.
Chen
,
P.
Yu
,
Y.-H.
Chu
,
E.
Arenholz
, and
R.
Ramesh
,
Phys. Rev. Lett.
111
,
127601
(
2013
).
56.
S. R.
Spurgeon
,
J. D.
Sloppy
,
D. M. D.
Kepaptsoglou
,
P. V.
Balachandran
,
S.
Nejati
,
J.
Karthik
,
A. R.
Damodaran
,
C. L.
Johnson
,
H.
Ambaye
,
R.
Goyette
,
V.
Lauter
,
Q. M.
Ramasse
,
J. C.
Idrobo
,
K. K. S.
Lau
,
J. S. E.
Lofland
,
J. M.
Rondinelli
,
L.
Martin
, and
M. L.
Taheri
,
ACS Nano
8
,
894
903
(
2014
).
57.
S.
Brivio
,
C.
Magen
,
A. A.
Sidorenko
,
D.
Petti
,
M.
Cantoni
,
M.
Finazzi
,
F.
Ciccacci
,
R.
De Renzi
,
M.
Varela
,
S.
Picozzi
, and
R.
Bertacco
,
Phys. Rev. B
81
,
094410
(
2010
).
58.
J. D.
Ferguson
,
Y.
Kim
,
L. F.
Kourkoutis
,
A.
Vodnick
,
A. R.
Woll
,
D. A.
Muller
, and
J. D.
Brock
,
Adv. Mater.
23
,
1226
1230
(
2011
).
59.
L.
Yao
,
S.
Inkinen
, and
S.
van Dijken
,
Nat. Commun.
8
,
14544
(
2017
).
60.
J.-M.
Hu
,
C.-G.
Duan
,
C.-W.
Nan
, and
L.-Q.
Chen
,
npj Comput. Mater.
3
,
18
(
2017
).
61.
J.
Burton
and
E.
Tsymbal
,
Phys. Rev. B
80
,
174406
(
2009
).
62.
J. D.
Burton
and
E. Y.
Tsymbal
,
Phys. Rev. Lett.
106
,
157203
(
2011
).
63.
H. J.
Chang
,
S. V.
Kalinin
,
A. N.
Morozovska
,
M.
Huijben
,
Y. H.
Chu
,
P.
Yu
,
R.
Ramesh
,
E. A.
Eliseev
,
G. S.
Svechnikov
,
S. J.
Pennycook
, and
A. Y.
Borisevich
,
Adv. Mater.
23
,
2474
2479
(
2011
).
64.
H. H.
Chen
,
Q.
Qiao
,
M. S. J.
Marshall
,
A. B.
Georgescu
,
A.
Gulec
,
P. J.
Phillips
,
R. F.
Klie
,
F. J.
Walker
,
C. H.
Ahn
, and
S.
Ismail-Beigi
,
Nano Lett.
14
,
4965
4970
(
2014
).
65.
J.
Zhang
,
Q.
He
,
M.
Trassin
,
W.
Luo
,
D.
Yi
,
M.
Rossell
,
P.
Yu
,
L.
You
,
C.
Wang
,
C.
Kuo
,
J.
Heron
,
Z.
Hu
,
R.
Zeches
,
H.
Lin
,
A.
Tanaka
,
C.
Chen
,
L.
Tjeng
,
Y. H.
Chu
, and
R.
Ramesh
,
Phys. Rev. Lett.
107
,
147602
(
2011
).
66.
H. K.
Schmid
and
W.
Mader
,
Micron
37
,
426
432
(
2006
).
67.
Z. L.
Wang
,
J. S.
Yin
, and
Y. D.
Jiang
,
Micron
31
,
571
580
(
2000
).
68.
D. M.
Pease
,
A.
Fasihuddin
,
M.
Daniel
, and
J. I.
Budnick
,
Ultramicroscopy
88
,
1
16
(
2001
).
69.
H.
Kurata
and
C.
Colliex
,
Phys. Rev. B
48
,
2102
(
1993
).
70.
R. D.
Leapman
,
L. A.
Grunes
, and
P. L.
Fejes
,
Phys. Rev. B
26
,
614
(
1982
).
71.
L.
Samet
,
D.
Imhoff
,
J. L.
Maurice
,
J. P.
Contour
,
A.
Gloter
,
T.
Manoubi
,
A.
Fert
, and
C.
Colliex
,
Eur. Phys. J. B
34
,
179
192
(
2003
).
72.
M.
Varela
,
M. P.
Oxley
,
W.
Luo
,
J.
Tao
,
M.
Watanabe
,
A. R.
Lupini
,
S. T.
Pantelides
, and
S. J.
Pennycook
,
Phys. Rev. B
79
,
085117
(
2009
).
73.
M.
Varela
,
A. R.
Lupini
,
K. v.
Benthem
,
A. Y.
Borisevich
,
M. F.
Chisholm
,
N.
Shibata
,
E.
Abe
, and
S. J.
Pennycook
,
Annu. Rev. Mater. Res.
35
,
539
569
(
2005
).
74.
H.
Tan
,
J.
Verbeeck
,
A.
Abakumov
, and
G.
Van Tendeloo
,
Ultramicroscopy
116
,
24
33
(
2012
).
75.
L.
Jiang
,
W. S.
Choi
,
H.
Jeen
,
S.
Dong
,
Y.
Kim
,
M.-G.
Han
,
Y.
Zhu
,
S. V.
Kalinin
,
E.
Dagotto
,
T.
Egami
, and
H. N.
Lee
,
Nano Lett.
13
,
5837
5843
(
2013
).
76.
Y. W.
Yin
,
J. D.
Burton
,
Y.-M.
Kim
,
A. Y.
Borisevich
,
S. J.
Pennycook
,
S. M.
Yang
,
T. W.
Noh
,
A.
Gruverman
,
X. G.
Li
,
E. Y.
Tsymbal
, and
Q.
Li
,
Nat. Mater.
12
,
397
402
(
2013
).
77.
Y. W.
Yin
,
M.
Raju
,
W. J.
Hu
,
J. D.
Burton
,
Y. M.
Kim
,
A. Y.
Borisevich
,
S. J.
Pennycook
,
S. M.
Yang
,
T. W.
Noh
,
A.
Gruverman
,
X. G.
Li
,
Z. D.
Zhang
,
E. Y.
Tsymbal
, and
Q.
Li
,
J. Appl. Phys.
117
,
172601
(
2015
).
78.
A. P.
Ramirez
,
J. Phys.: Condens. Matter
9
,
8171
8199
(
1997
).
79.
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.
Barthelemy
,
Science
327
,
1106
1110
(
2010
).
80.
D.
Pantel
,
S.
Goetze
,
D.
Hesse
, and
M.
Alexe
,
Nat. Mater.
11
,
289
293
(
2012
).
81.
A.
Quindeau
,
I.
Fina
,
X.
Marti
,
G.
Apachitei
,
P.
Ferrer
,
C.
Nicklin
,
E.
Pippel
,
D.
Hesse
, and
M.
Alexe
,
Sci. Rep.
5
,
9749
(
2015
).
82.
H.-S.
Lee
,
T.
Mizoguchi
,
T.
Yamamoto
,
S.-J. L.
Kang
, and
Y.
Ikuhara
,
Acta Mater.
55
,
6535
6540
(
2007
).
83.
C.
Mitra
,
C.
Lin
,
J.
Robertson
, and
A. A.
Demkov
,
Phys. Rev. B
86
,
155105
(
2012
).
84.
Y.
Yao
and
H.
Fu
,
Phys. Rev. B
84
,
064112
(
2011
).
85.
S. V.
Kalinin
and
N. A.
Spaldin
,
Science
341
,
858
859
(
2013
).
86.
H. Y.
Hwang
,
Y.
Iwasa
,
M.
Kawasaki
,
B.
Keimer
,
N.
Nagaosa
, and
Y.
Tokura
,
Nat. Mater.
11
,
103
113
(
2012
).
87.
L.
Cave
,
T.
Al
,
D.
Loomer
,
S.
Cogswell
, and
L.
Weaver
,
Micron
37
,
301
309
(
2006
).
88.
A.
Sawa
,
Mater. Today
11
,
28
36
(
2008
).
89.
R.
Waser
,
R.
Dittmann
,
G.
Staikov
, and
K.
Szot
,
Adv. Mater.
21
,
2632
2663
(
2009
).
90.
M.
Cabero
,
A.
Perez-Muñoz
,
D.
Hernández
,
Z.
Sefrioui
,
R.
Abrudan
,
S.
Valencia
,
J.
Pennycook Steve
,
C.
León
,
M.
Varela
, and
J.
Santamaría
, in
Proceedings of European Microscopy Congress
(
2016
), pp.
1104
1105
.
91.
Q. H.
Qin
,
L.
Akaslompolo
,
N.
Tuomisto
,
L.
Yao
,
S.
Majumdar
,
J.
Vijayakumar
,
A.
Casiraghi
,
S.
Inkinen
,
B.
Chen
,
A.
Zugarramurdi
,
M.
Puska
, and
S.
van Dijken
,
Adv. Mater.
28
,
6852
6859
(
2016
).
92.
V.
Garcia
,
S.
Fusil
,
K.
Bouzehouane
,
S.
Enouz-Vedrenne
,
N. D.
Mathur
,
A.
Barthelemy
, and
M.
Bibes
,
Nature
460
,
81
84
(
2009
).
93.
M. Y.
Zhuravlev
,
R. F.
Sabirianov
,
S. S.
Jaswal
, and
E. Y.
Tsymbal
,
Phys. Rev. Lett.
94
,
246802
(
2005
).
94.
E.
Dagotto
,
Nanoscale Phase Separation and Colossal Magneto-resistance: The Physics of Manganites and Related Compounds
(
Springer
,
New York
,
2003
).
95.
Y.
Tokura
and
H. Y.
Hwang
,
Nat. Mater.
7
,
694
(
2008
).
96.
Y.
Tokura
and
N.
Nagaosa
,
Science
288
,
462
(
2000
).
97.
H.
Lee
,
S. M.
Dellatore
,
W. M.
Miller
, and
P. B.
Messersmith
,
Science
318
,
426
(
2007
).
98.
A. D.
Rata
,
A.
Herklotz
,
K.
Nenkov
,
L.
Schultz
, and
K.
Dörr
,
Phys. Rev. Lett.
100
,
076401
(
2008
).
99.
M.
Salluzzo
,
J. C.
Cezar
,
N. B.
Brookes
,
V.
Bisogni
,
G. M.
De Luca
,
C.
Richter
,
S.
Thiel
,
J.
Mannhart
,
M.
Huijben
,
A.
Brinkman
,
G.
Rijnders
, and
G.
Ghiringhelli
,
Phys. Rev. Lett.
102
,
166804
(
2009
).
100.
P.
Yu
,
J. S.
Lee
,
S.
Okamoto
,
M. D.
Rossell
,
M.
Huijben
,
C. H.
Yang
,
Q.
He
,
J. X.
Zhang
,
S. Y.
Yang
,
M. J.
Lee
,
Q. M.
Ramasse
,
R.
Erni
,
Y. H.
Chu
,
D. A.
Arena
,
C. C.
Kao
,
L. W.
Martin
, and
R.
Ramesh
,
Phys. Rev. Lett.
105
,
027201
(
2010
).
101.
M. B.
Salamon
and
M.
Jaime
,
Rev. Mod. Phys.
73
,
583
628
(
2001
).
102.
E. J.
Moon
,
R.
Colby
,
Q.
Wang
,
E.
Karapetrova
,
C. M.
Schlepütz
,
M. R.
Fitzsimmons
, and
S. J.
May
,
Nat. Commun.
5
,
5710
(
2014
).
103.
B.
Cui
,
C.
Song
,
H. J.
Mao
,
H. Q.
Wu
,
F.
Li
,
J. J.
Peng
,
G. Y.
Wang
,
F.
Zeng
, and
F.
Pan
,
Adv. Mater.
27
,
6651
6656
(
2015
).
104.
B.
Cui
,
C.
Song
,
H.
Mao
,
Y.
Yan
,
F.
Li
,
S.
Gao
,
J.
Peng
,
F.
Zeng
, and
F.
Pan
,
Adv. Funct. Mater.
26
,
753
759
(
2016
).
105.
J. M. D.
Coey
,
M.
Viret
, and
S.
von Molnár
,
Adv. Phys.
48
,
167
293
(
1999
).
106.
J. S.
Lee
,
D. A.
Arena
,
T. S.
Santos
,
C. S.
Nelson
,
S. I.
Hyun
,
J. H.
Shim
, and
C. C.
Kao
,
Phys. Rev. B
85
,
235125
(
2012
).
107.
S. J.
May
,
J. W.
Kim
,
J. M.
Rondinelli
,
E.
Karapetrova
,
N. A.
Spaldin
,
A.
Bhattacharya
, and
P. J.
Ryan
,
Phys. Rev. B
82
,
014110
(
2010
).
108.
S. J.
May
,
C. R.
Smith
,
J. W.
Kim
,
E.
Karapetrova
,
A.
Bhattacharya
, and
P. J.
Ryan
,
Phys. Rev. B
83
,
153411
(
2011
).
109.
X.
Zhai
,
L.
Cheng
,
Y.
Liu
,
C. M.
Schleputz
,
S.
Dong
,
H.
Li
,
X.
Zhang
,
S.
Chu
,
L.
Zheng
,
J.
Zhang
,
A.
Zhao
,
H.
Hong
,
A.
Bhattacharya
,
J. N.
Eckstein
, and
C.
Zeng
,
Nat. Commun.
5
,
4283
(
2014
).
110.
X.
Li
,
I.
Lindfors-Vrejoiu
,
M.
Ziese
,
A.
Gloter
, and
P. A.
van Aken
,
Sci. Rep.
7
,
40068
(
2017
).
111.
H.
Guo
,
Z.
Wang
,
S.
Dong
,
S.
Ghosh
,
M.
Saghayezhian
,
L.
Chen
,
Y.
Weng
,
A.
Herklotz
,
T. Z.
Ward
,
R.
Jin
,
S. T.
Pantelides
,
Y.
Zhu
,
J.
Zhang
, and
E. W.
Plummer
,
Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A.
114
,
E5062
E5069
(
2017
).
112.
J. M.
Rondinelli
,
S. J.
May
, and
J. W.
Freeland
,
MRS Bull.
37
,
261
270
(
2012
).
113.
A. Y.
Borisevich
,
H. J.
Chang
,
M.
Huijben
,
M. P.
Oxley
,
S.
Okamoto
,
M. K.
Niranjan
,
J. D.
Burton
,
E. Y.
Tsymbal
,
Y. H.
Chu
,
P.
Yu
,
R.
Ramesh
,
S. V.
Kalinin
, and
S. J.
Pennycook
,
Phys. Rev. Lett.
105
,
087204
(
2010
).
114.
Z.
Liao
,
M.
Huijben
,
Z.
Zhong
,
N.
Gauquelin
,
S.
Macke
,
R. J.
Green
,
S.
Van Aert
,
J.
Verbeeck
,
G.
Van Tendeloo
,
K.
Held
,
G. A.
Sawatzky
,
G.
Koster
, and
G.
Rijnders
,
Nat. Mater.
15
,
425
431
(
2016
).
115.
D.
Kan
,
R.
Aso
,
R.
Sato
,
M.
Haruta
,
H.
Kurata
, and
Y.
Shimakawa
,
Nat. Mater.
15
,
432
437
(
2016
).
116.
J. H.
Park
,
E.
Vescovo
,
H. J.
Kim
,
C.
Kwon
,
R.
Ramesh
, and
T.
Venkatesan
,
Phys. Rev. Lett.
81
,
1953
1956
(
1998
).
117.
J. Z.
Sun
,
D. W.
Abraham
,
R. A.
Rao
, and
C. B.
Eom
,
Appl. Phys. Lett.
74
,
3017
3019
(
1999
).
118.
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
).
119.
Z.
Liao
,
F.
Li
,
P.
Gao
,
L.
Li
,
J.
Guo
,
X.
Pan
,
R.
Jin
,
E. W.
Plummer
, and
J.
Zhang
,
Phys. Rev. B
92
,
125123
(
2015
).
120.
P. S.
Sankara Rama Krishnan
,
A. N.
Morozovska
,
E. A.
Eliseev
,
Q. M.
Ramasse
,
D.
Kepaptsoglou
,
W.-I.
Liang
,
Y.-H.
Chu
,
P.
Munroe
, and
V.
Nagarajan
,
J. Appl. Phys.
115
,
054103
(
2014
).
121.
A. N.
Morozovska
,
E. A.
Eliseev
,
P. S. S. R.
Krishnan
,
A.
Tselev
,
E.
Strelkov
,
A.
Borisevich
,
O. V.
Varenyk
,
N. V.
Morozovsky
,
P.
Munroe
,
S. V.
Kalinin
, and
V.
Nagarajan
,
Phys. Rev. B
89
,
054102
(
2014
).
122.
F.
Baiutti
,
G.
Gregori
,
Y.
Wang
,
Y. E.
Suyolcu
,
G.
Cristiani
,
P. A.
van Aken
,
J.
Maier
, and
G.
Logvenov
,
ACS Appl. Mater. Interfaces
8
,
27368
27375
(
2016
).
123.
Z.
Yuan
,
J.
Ruan
,
L.
Xie
,
X.
Pan
,
D.
Wu
, and
P.
Wang
,
Appl. Phys. Lett.
110
,
171602
(
2017
).
124.
Y. K.
Liu
,
Y. W.
Yin
,
S. N.
Dong
,
S. W.
Yang
,
T.
Jiang
, and
X. G.
Li
,
Appl. Phys. Lett.
104
,
043507
(
2014
).
125.
L. F.
Kourkoutis
,
D. A.
Muller
,
Y.
Hotta
, and
H. Y.
Hwang
,
Appl. Phys. Lett.
91
,
163101
(
2007
).
126.
M.
Arredondo
,
M.
Saunders
,
A.
Petraru
,
H.
Kohlstedt
,
I.
Vrejoiu
,
M.
Alexe
,
D.
Hesse
,
N. D.
Browning
,
P.
Munroe
, and
V.
Nagarajan
,
J. Mater. Sci.
44
,
5297
5306
(
2009
).
127.
N.
Nakagawa
,
H. Y.
Hwang
, and
D. A.
Muller
,
Nat. Mater.
5
,
204
209
(
2006
).
128.
J. H.
Lee
,
G.
Luo
,
I. C.
Tung
,
S. H.
Chang
,
Z.
Luo
,
M.
Malshe
,
M.
Gadre
,
A.
Bhattacharya
,
S. M.
Nakhmanson
,
J. A.
Eastman
,
H.
Hong
,
J.
Jellinek
,
D.
Morgan
,
D. D.
Fong
, and
J. W.
Freeland
,
Nat. Mater.
13
,
879
883
(
2014
).
129.
S. R.
Spurgeon
,
P. V.
Sushko
,
S. A.
Chambers
, and
R. B.
Comes
,
Phys. Rev. Mater.
1
,
063401
(
2017
).
130.
M.
Gibert
,
M.
Viret
,
A.
Torres-Pardo
,
C.
Piamonteze
,
P.
Zubko
,
N.
Jaouen
,
J. M.
Tonnerre
,
A.
Mougin
,
J.
Fowlie
,
S.
Catalano
,
A.
Gloter
,
O.
Stephan
, and
J. M.
Triscone
,
Nano Lett.
15
,
7355
7361
(
2015
).
131.
C.-G.
Duan
,
S.
Jaswal
, and
E.
Tsymbal
,
Phys. Rev. Lett.
97
,
047201
(
2006
).
132.
L.
Bocher
,
A.
Gloter
,
A.
Crassous
,
V.
Garcia
,
K.
March
,
A.
Zobelli
,
S.
Valencia
,
S.
Enouz-Vedrenne
,
X.
Moya
,
N. D.
Mathur
,
C.
Deranlot
,
S.
Fusil
,
K.
Bouzehouane
,
M.
Bibes
,
A.
Barthelemy
,
C.
Colliex
, and
O.
Stephan
,
Nano Lett.
12
,
376
382
(
2012
).
133.
G.
Radaelli
,
D.
Petti
,
E.
Plekhanov
,
I.
Fina
,
P.
Torelli
,
B. R.
Salles
,
M.
Cantoni
,
C.
Rinaldi
,
D.
Gutierrez
,
G.
Panaccione
,
M.
Varela
,
S.
Picozzi
,
J.
Fontcuberta
, and
R.
Bertacco
,
Nat. Commun.
5
,
3404
(
2014
).
134.
D. J.
Kim
,
H.
Lu
,
S.
Ryu
,
C. W.
Bark
,
C. B.
Eom
,
E. Y.
Tsymbal
, and
A.
Gruverman
,
Nano Lett.
12
,
5697
5702
(
2012
).
135.
H.
Yamada
,
A.
Tsurumaki-Fukuchi
,
M.
Kobayashi
,
T.
Nagai
,
Y.
Toyosaki
,
H.
Kumigashira
, and
A.
Sawa
,
Adv. Funct. Mater.
25
,
2708
2714
(
2015
).
136.
P.
Gao
,
Z.
Zhang
,
M.
Li
,
R.
Ishikawa
,
B.
Feng
,
H. J.
Liu
,
Y. L.
Huang
,
N.
Shibata
,
X.
Ma
,
S.
Chen
,
J.
Zhang
,
K.
Liu
,
E. G.
Wang
,
D.
Yu
,
L.
Liao
,
Y. H.
Chu
, and
Y.
Ikuhara
,
Nat. Commun.
8
,
15549
(
2017
).
137.
J. J.
Peters
,
G.
Apachitei
,
R.
Beanland
,
M.
Alexe
, and
A. M.
Sanchez
,
Nat. Commun.
7
,
13484
(
2016
).
138.
Z.
Wang
,
A. H.
Tavabi
,
L.
Jin
,
J.
Rusz
,
D.
Tyutyunnikov
,
H.
Jiang
,
Y.
Moritomo
,
J.
Mayer
,
R. E.
Dunin-Borkowski
,
R.
Yu
,
J.
Zhu
, and
X.
Zhong
,
Nat. Mater.
17
,
221
225
(
2018
).
139.
J.
Rusz
,
J. C.
Idrobo
, and
S.
Bhowmick
,
Phys. Rev. Lett.
113
,
145501
(
2014
).
140.
J. C.
Idrobo
,
J.
Rusz
,
J.
Spiegelberg
,
M. A.
McGuire
,
C. T.
Symons
,
R. R.
Vatsavai
,
C.
Cantoni
, and
A. R.
Lupini
,
Adv. Struct. Chem. Imaging
2
,
5
(
2016
).
141.
P.
Schattschneider
,
S.
Rubino
,
C.
Hébert
,
J.
Rusz
,
J.
Kuneš
,
P.
Novák
,
E.
Carlino
,
M.
Fabrizioli
,
G.
Panaccione
, and
G.
Rossi
,
Nature
441
,
486
(
2006
).
142.
G.
Catalan
,
J.
Seidel
,
R.
Ramesh
, and
J. F.
Scott
,
Rev. Mod. Phys.
84
,
119
156
(
2012
).
143.
L.
Feng
,
S. W.
Yang
,
Y.
Lin
,
D. L.
Zhang
,
W. C.
Huang
,
W. B.
Zhao
,
Y. W.
Yin
,
S. N.
Dong
, and
X. G.
Li
,
ACS Appl. Mater. Interfaces
7
,
26036
26042
(
2015
).
144.
J.
Jiang
,
Z. L.
Bai
,
Z. H.
Chen
,
L.
He
,
D. W.
Zhang
,
Q. H.
Zhang
,
J. A.
Shi
,
M. H.
Park
,
J. F.
Scott
,
C. S.
Hwang
, and
A. Q.
Jiang
,
Nat. Mater.
17
,
49
56
(
2018
).
145.
P.
Sharma
,
Q.
Zhang
,
D.
Sando
,
C. H.
Lei
,
Y.
Liu
,
J.
Li
,
V.
Nagarajan
, and
J.
Seidel
,
Sci. Adv.
3
,
e1700512
(
2017
).
146.
J.
Ma
,
J.
Ma
,
Q. H.
Zhang
,
R. C.
Peng
,
J.
Wang
,
C.
Liu
,
M.
Wang
,
N.
Li
,
M. F.
Chen
,
X. X.
Cheng
,
P.
Gao
,
L.
Gu
,
L. Q.
Chen
,
P.
Yu
,
C. W.
Nan
, and
J. X.
Zhang
,
Nat. Nanotechnol.
13
,
947
952
(
2018
).
147.
G.
Sanchez-Santolino
,
J.
Tornos
,
D.
Hernandez-Martin
,
J. I.
Beltran
,
C.
Munuera
,
M.
Cabero
,
A.
Perez-Munoz
,
J.
Ricote
,
F.
Mompean
,
M.
Garcia-Hernandez
,
Z.
Sefrioui
,
C.
Leon
,
S. J.
Pennycook
,
M. C.
Munoz
,
M.
Varela
, and
J.
Santamaria
,
Nat. Nanotechnol.
12
,
655
662
(
2017
).
148.
E. Y.
Tsymbal
and
J. P.
Velev
,
Nat. Nanotechnol.
12
,
614
615
(
2017
).
149.
V. A.
Dediu
,
L. E.
Hueso
,
I.
Bergenti
, and
C.
Taliani
,
Nat. Mater.
8
,
707
716
(
2009
).
150.
G.
Szulczewski
,
S.
Sanvito
, and
M.
Coey
,
Nat. Mater.
8
,
693
695
(
2009
).
151.
X.
Xu
,
J. Materiomics
4
,
1
12
(
2018
).
152.
R. C.
Subedi
,
R. G.
Geng
,
H. M.
Luong
,
W. C.
Huang
,
X. G.
Li
,
L. A.
Hornak
, and
T. D.
Nguyen
,
Appl. Phys. Lett.
110
,
053302
(
2017
).
153.
D.
Sun
,
M.
Fang
,
X. S.
Xu
,
L.
Jiang
,
H. W.
Guo
,
Y. M.
Wang
,
W. T.
Yang
,
L. F.
Yin
,
P. C.
Snijders
,
T. Z.
Ward
,
Z.
Gai
,
X. G.
Zhang
,
H. N.
Lee
, and
J.
Shen
,
Nat. Commun.
5
,
4396
(
2014
).
154.
S. H.
Liang
,
H. X.
Yang
,
H. W.
Yang
,
B. S.
Tao
,
A.
Djeffal
,
M.
Chshiev
,
W. C.
Huang
,
X. G.
Li
,
A.
Ferri
,
R.
Desfeux
,
S.
Mangin
,
D.
Lacour
,
M.
Hehn
,
O.
Copie
,
K.
Dumesnil
, and
Y.
Lu
,
Adv. Mater.
28
,
10204
10210
(
2016
).
155.
Y.
Liu
,
N. O.
Weiss
,
X.
Duan
,
H.-C.
Cheng
,
Y.
Huang
, and
X.
Duan
,
Nat. Rev. Mater.
1
,
16042
(
2016
).
156.
G.-H.
Yu
,
W.-L.
Peng
, and
J.-Y.
Zhang
,
Rare Met.
36
,
155
167
(
2017
).
157.
H.
Tian
,
L.
Zhao
,
X.
Wang
,
Y. W.
Yeh
,
N.
Yao
,
B. P.
Rand
, and
T. L.
Ren
,
ACS Nano
11
,
12247
12256
(
2017
).
158.
M.
Wang
,
S. H.
Cai
,
C.
Pan
,
C. Y.
Wang
,
X. J.
Lian
,
Y.
Zhuo
,
K.
Xu
,
T. J.
Cao
,
X. Q.
Pan
,
B. G.
Wang
,
S.-J.
Liang
,
J. J.
Yang
,
P.
Wang
, and
F.
Miao
,
Nat. Electron.
1
,
130
136
(
2018
).
159.
C.
Liu
,
X.
Yan
,
X.
Song
,
S.
Ding
,
D. W.
Zhang
, and
P.
Zhou
,
Nat. Nanotechnol.
13
,
404
410
(
2018
).
160.
Y.
Ma
,
Y.
Dai
,
M.
Guo
,
C.
Niu
,
Y.
Zhu
, and
B.
Huang
,
ACS Nano
6
,
1695
1701
(
2012
).
161.
W.
Ding
,
J.
Zhu
,
Z.
Wang
,
Y.
Gao
,
D.
Xiao
,
Y.
Gu
,
Z.
Zhang
, and
W.
Zhu
,
Nat. Commun.
8
,
14956
(
2017
).
162.
J. L.
Miller
,
Phys. Today
70
(
7
),
16
19
(
2017
).
163.
C.
Cui
,
W. J.
Hu
,
X.
Yan
,
C.
Addiego
,
W.
Gao
,
Y.
Wang
,
Z.
Wang
,
L.
Li
,
Y.
Cheng
,
P.
Li
,
X.
Zhang
,
H. N.
Alshareef
,
T.
Wu
,
W.
Zhu
,
X.
Pan
, and
L. J.
Li
,
Nano Lett.
18
,
1253
1258
(
2018
).
164.
K.
Chang
,
J.
Liu
,
H.
Lin
,
N.
Wang
,
K.
Zhao
,
A.
Zhang
,
F.
Jin
,
Y.
Zhong
,
X.
Hu
,
W.
Duan
,
Q.
Zhang
,
L.
Fu
,
Q.-K.
Xue
,
X.
Chen
, and
S.-H.
Ji
,
Science
353
,
274
(
2016
).
165.
Z.
Fei
,
W.
Zhao
,
T. A.
Palomaki
,
B.
Sun
,
M. K.
Miller
,
Z.
Zhao
,
J.
Yan
,
X.
Xu
, and
D. H.
Cobden
,
Nature
560
,
336
339
(
2018
).
166.
D. R.
Klein
,
D.
MacNeill
,
J. L.
Lado
,
D.
Soriano
,
E.
Navarro-Moratalla
,
K.
Watanabe
,
T.
Taniguchi
,
S.
Manni
,
P.
Canfield
,
J.
Fernández-Rossier
, and
P.
Jarillo-Herrero
,
Science
360
,
1218
1222
(
2018
).
167.
T.
Song
,
X.
Cai
,
M. W.-Y.
Tu
,
X.
Zhang
,
B.
Huang
,
N. P.
Wilson
,
K. L.
Seyler
,
L.
Zhu
,
T.
Taniguchi
,
K.
Watanabe
,
M. A.
McGuire
,
D. H.
Cobden
,
D.
Xiao
,
W.
Yao
, and
X.
Xu
,
Science
360
,
1214
1218
(
2018
).
You do not currently have access to this content.