Lead
Magnetismus und Ferroelektriziät kommen normalerweise nicht gleichzeitig in einem Material vor. Magnetismus benötigt freie Elektronen mit einem geordneten magnetischen Moment, für Ferroelektrizität ist eine Ladungstrennung erforderlich, um eine elektrische Polarisation zu erzeugen. Werden beide Eigenschaften in einem Material kombiniert, dann lässt sich durch das Anlegen eines Magnetfeldes die elektrische Polarisierung und durch das Anlegen einer Spannung das magnetische Moment beeinflussen.

Lay summary

Dieser magnetoelektrische Effekt ist technologisch nutzbar, um zum Beispiel magnetische Information elektrisch zu schreiben oder stromlose Magnetfeldsensoren auszulesen. Da er in der Regel aber sehr schwach ist, suchen wir  Materialien mit einer stärkeren Kopplung zwischen Magnetismus und Ferrolektrizität. Epitaktisch gewachsene Seltenenerd-Manganat- Filme stellen  eine vielversprechende Materialklasse dar. In ihr entsteht der Magnetismus über das Ordnen des Manganmoments und diese Ordnung verursacht eine strukturelle Verzerrung in der Kristallstruktur, die wiederum eine elektrische Polarisation nach sich zieht. Die strukturell bedingte Verknüpfung zwischen Magnetismus und Ferroelektrizität resultiert in einer starken magnetoelektrischen Kopplung mit einer großen elektrischen Polarisation.

Mit Neutronenstreuexperimenten  können wir sowohl die magnetische Struktur aufklären als auch ein magnetisches Tiefenprofil des Filmes gewinnen. Von besonderem Interesse ist dabei der Einfluss wachstumsinduzierter Verspannungen an der Substrat-Film Grenzfläche auf die magnetischen Eigenschaften. Unsere bisherigen Messungen zeigen, dass diese Verspannungen zum gleichzeitigen Auftreten verschiedener Ordnungsparameter führen: Im ferrolektrischen Film geht eine ferromagnetische Schicht an der Grenzfläche allmählich über in eine  antiferromagnetisch geordnete Struktur. Da die verschiedenen Ordnungen stark miteinander gekoppelt sind, besteht ein großes Potential im Hinblick auf die technische Nutzung dieser Materialien.