Multiferroic Microstructure Created from Invariant Line Constraint

Publikation: Beitrag in FachzeitschriftForschungsartikelBeigetragenBegutachtung

Beitragende

  • Satyakam Kar - , Professur für Metallische Werkstoffe und Metallphysik (gB/IFW), Leibniz-Institut für Festkörper- und Werkstoffforschung Dresden, Technische Universität Dresden, Helmholtz-Zentrum Dresden-Rossendorf (Autor:in)
  • Yuki Ikeda - , Bundesanstalt für Materialforschung und -prüfung (BAM) (Autor:in)
  • Kornelius Nielsch - , Professur für Metallische Werkstoffe und Metallphysik (gB/IFW), Leibniz-Institut für Festkörper- und Werkstoffforschung Dresden, Technische Universität Dresden (Autor:in)
  • Heiko Reith - , Leibniz-Institut für Festkörper- und Werkstoffforschung Dresden (Autor:in)
  • Robert Maaß - , Bundesanstalt für Materialforschung und -prüfung (BAM), University of Illinois at Urbana-Champaign, Technische Universität München (Autor:in)
  • Sebastian Fähler - , Helmholtz-Zentrum Dresden-Rossendorf (Autor:in)

Abstract

Ferroic materials enable a multitude of emerging applications, and optimum functional properties are achieved when ferromagnetic and ferroelectric properties are coupled to a first-order ferroelastic transition. In bulk materials, this first-order transition involves an invariant habit plane, connecting coexisting phases: austenite and martensite. Theory predicts that this plane should converge to a line in thin films, but experimental evidence is missing. Here, the martensitic and magnetic microstructure of a freestanding epitaxial magnetic shape memory film is analyzed. It is shown that the martensite microstructure is determined by an invariant line constraint using lattice parameters of both phases as the only input. This line constraint explains most of the observable features, which differ fundamentally from bulk and constrained films. Furthermore, this finite-size effect creates a remarkable checkerboard magnetic domain pattern through multiferroic coupling. The findings highlight the decisive role of finite-size effects in multiferroics.

Details

OriginalspracheEnglisch
FachzeitschriftAdvanced functional materials
PublikationsstatusAngenommen/Im Druck - 2024
Peer-Review-StatusJa

Schlagworte

Schlagwörter

  • epitaxial films, finite-size effects, magnetic shape memory alloys, martensite, multiferroics