Nous présentons une contribution à l’étude des propriétés structurales, électroniques et magnétiques de composés multiferroïques – c’est à dire de matériaux dans lesquels coexistent ordre magnétique et ordre ferroélectrique ; les deux aspects étant couplés via des interactions et mécanismes microscopiques qui ne sont pas encore compris. C’est dans ce contexte que nous avons étudié les deux composés GaFeO₃ et LuFe₂O₄. L’étude a nécessité l’utilisation de plusieurs techniques expérimentales : les mesures magnétiques locales par résonance paramagnétique électronique (RPE) et macroscopiques par magnétométrie , et la spectroscopie infrarouge (IR). Du point de vue du magnétisme de GaFeO₃, les mesures locales et macroscopiques révèlent un comportement inusuel sur un large intervalle de température au-dessus de la température d’ordre, que nous attribuons à l’existence de corrélations magnétiques de courte portée dans la phase paramagnétique. D’autre part,l’analyse des spectres de phonon IR en fonction de la température montre que la mise en ordre des moments magnétiques n’affecte pas les propriétés structurales de GaFeO₃. Le cas de LuFe₂O₄ est très différent puisque les degrés de liberté magnétiques semblent couplés aux propriétés structurales au travers de l’ordre de charge des ions Fe³+/Fe²+ comme le suggèrent les mesures RPE et de spectroscopie IR dans le domaine sub-terahertz. / We present a contribution to the study of structural, electronic and magnetic propertiesof multiferroic compounds. These materials – characterized by the coexistence and coupling of different types of long-range orders, such as magnetic and ferroelectic – have recently become a subject of great importance because of their academic interest and their significance for potential applications. In this context we have studied the two compounds GaFeO₃ and LuFe₂O₄. The study involved the use of several techniques : electronic spin resonance (ESR), magnetic measurements by magnetometry and infrared spectroscopy (IR).Local and macroscopic magnetic measurements reveal an anomalous paramagnetic phase in GaFeO3. This is attributed to the existence of short-range magnetic correlations in a wide temperature range above the ordering temperature. On the other hand, the analysis of IR phonon spectra recorded at different temperatures (10 ≤ T ≤ 1000 K) shows that the ordering of magnetic moments does not affect the structural properties of GaFeO₃ For LuFe₂O₄, conversely, the magnetic degrees of freedom are coupled to the structural properties via the charge ordering of Fe³+/Fe²+ ions, as suggested by ESR and IR spectroscopy.

Les matériaux multiferroïques sont des composés qui présentent la remarquable propriété de magnétoélectricité. Leur polarisation électrique est induite, renforcée ou orientée par le contrôle magnétique de leurs ordres de spins. Les matériaux multiferroïques qui font l’objet d’étude dans cette thèse sont les composés DyMnO[indice inférieur 3] hexagonal et TbMn[indice inférieur 2]O[indice inférieur 5] orthorhombique qui représentent chacun une famille de composés multiferroïques. Dans ce travail, nous présentons une approche magnéto-spectroscopique dans l’étude de ces matériaux multiferroïques. Dans cette approche, nous avons combiné plusieurs mesures spectroscopiques (Raman, infrarouge et champ cristallin) avec des mesures magnétiques afin de sonder leurs propriétés magnétoélectriques. La question centrale dans cette thèse est d’apprendre quels sont les paramètres et les mécanismes microscopiques qui contrôlent l’effet magnétoélectrique dans DyMnO[indice inférieur 3]-hex et TbMn[indice inférieur 2]O[indice inférieur 5]-ortho. À partir de la dépendance en champ magnétique de l’énergie de certains phonons infrarouges du DyMnO[indice inférieur 3], nous avons estimé la variation de sa polarisation électrique en fonction du champ magnétique appliqué. La polarisation électrique estimée se renforce en fonction du champ magnétique et reproduit un comportement similaire à la variation en champ magnétique de la polarisation électrique de HoMnO[indice inférieur 3]-hex. Le renforcement de la polarisation électrique est expliqué par une modulation magnétique des effets de transfert de charges entre les terres rares et les oxygènes apicaux. La dépendance en température des phonons Raman et infrarouge du TbMn[indice inférieur 2]O[indice inférieur 5] montre que ce matériau présente un fort couplage spin-réseau. L’étude de la dépendance en champ magnétique de ses signatures Raman et infrarouge a permis de distinguer des effets de distorsions structurales purement magnétiques qui contrôlent son effet magnétoélectrique. En particulier, nous avons montré que les phonons qui impliquent la liaison Mn[indice supérieur 3+] -O et ceux qui embarquent les ions Tb sont sensibles à la présence d’un champ magnétique. La dépendance en champ magnétique des fréquences de phonons Mn-O montre un saut énergétique entre 0 et 3 Tesla qui correspond exactement au saut de la polarisation électrique du TbMn[indice inférieur 2]O[indice inférieur 5]. Nous avons expliqué l’effet magnétoélectrique du TbMn[indice inférieur 2]O[indice inférieur 5] en termes d’un effet magnétostrictif dû au couplage d’échange symétrique Mn-Mn. Le rôle du magnétisme du Tb dans le renversement de la polarisation électrique du TbMn[indice inférieur 2]O[indice inférieur 5] se concrétise par le biais d’une interaction Tb-Mn qui modifie l’état magnétique du Mn[indice supérieur 3+][indice inférieur flèche vers le bas] - Mn[indice supérieur 4+][indice inférieur flèche vers le haut] - Mn[indice supérieur 3+][indice inférieur flèche vers le haut].

Le besoin d'énergies propres et renouvelables, et en calculs numériques de plus en plus performant ont été deux des moteurs de la recherche mondiale. Les multiferroiques (matériaux présentant plusieurs ordres ferroiques couplés) ont pendant longtemps été étudiés pour des applications électroniques. Récemment, leur interaction avec la lumière a été considéré pour des applications photovoltaique. Leur grande bande interdite et la faible mobilité de leur porteurs sont néanmoins des freins à la conversion efficace de l'énergie solaire en électricité.Cependant, les matériaux multiferroiques présentent un nombre important de degrés de libertés, et leur interaction avec la lumière ne peut être réduite au seul effet photovoltaique. Ici, l'interaction lumière-multiferroique est d'abord considéré au travers de l'effet de photostriction (changement de longueur sous illumination). Les calculs ab-initio montrent que, dans le bismuth de ferrite, la photostriction peut être comprise comme un effect d'écrantage de la polarisation à l'échelle de la maille primitive, et de l'effet piézoélectrique inverse. Une solution solide de plomb nickel niobium et de titanate de plomb, présentant un fort effet piézoélectrique à sa frontière morphotropique est ensuite synthétisée et caractérisée pour ces propriétés optiques et électriques. Le rôle des défauts dans la grande conductivité des parois de domaines est aussi étudié, et des calculs de la théorie de la fonctionnelle densité montrent que les défauts se forment préférentiellement à la paroi, et y procure une plus grande densité de charges libres. Enfin, nous détaillons les dernières avancées d'un couplage de type spin-orbite, le couplage angulaire magnéto-électrique, et son application à la génération de champs magnétiques par une lumière polarisée circulairement. / The need for clean and renewable energy, as well as constantly improved numerical performances have been two of the most important driving forces in research worldwide. In this light, multiferroic materials, which are materials presenting several ferroic order, have been widely investigated towards their application in electronics and computation, or as sensors. Recently, they have been also considered for their potential use to generate energy through the photovoltaic effect. However, power conversion have remained poor compared to existing technologies such as p-n junction silicon based solar cells, mainly because of their wide bandgap and low mobility of the carriers. Nevertheless, multiferroic materials often present a vast number of degrees of freedom, and their interaction with light cannot be reduced to the sole photovoltaic effect.In this work, we study from first-principles the interaction of light and strain in the multiferroic bismuth ferrite, and find that the so-called photostriction effect originates from a screening of the polarization at the unit cell scale, which results in a photo-induced strain via the action of the converse piezoelectric effect. A solid solution of lead nickel niobium and lead titanate, exhibiting large electromechanical properties at its morphotropic phase boundary, is then synthesized, and its optical and photoinduced properties are studied. Also, the influence of defects at domain walls in the model ferroelectric lead titanate is studied from ab-initio calculations, in order to understand why domain walls exhibit a large conductivity compared to the domains. It is found that defects are more likely to form at the domain wall, and provide it with extra-carriers. Eventually, the advances in a recently considered spin-orbit energy term, the Angular MagnetoElectric coupling (AME), are considered and applied to the Inverse Faraday Effect (IFE), that is the existence of a magnetic field induced by circularly polarized light.

Le contrôle de la polarisation et de l’aimantation par le biais de champs magnétiques et électriques respectifs font des systèmes magnétoélectriques des candidats prometteurs à de nombreuses applications, parmi lesquelles les dispositifs micro-ondes, les dispositifs de stockage de données à haute densité, etc. L’élaboration d’hétérostructures toujours plus innovantes reste un défi majeur dans le but d’optimiser les densités d’interfaces entre les phases ferroélectriques et ferromagnétiques,et ainsi promouvoir les interactions de couplage mécaniques. Au cours de ce projet de thèse, deux stratégies sont mises en oeuvre pour la conception des matériaux : i) une structure coeur-écorce de type (1-1) composée de nanofils ferromagnétiques (1) dans des nanotubes ferroélectriques (1) àl’intérieur d’une membrane nanoporeuse tridimensionnelle auto supportée etii) une structure en couche mince de type (1-3) constituée de nanofils ferromagnétiques (1) supportés sur un substrat rigide et encapsulés dans une matrice ferroélectrique (3). / Controlling polarization or magnetization by an applied magneticand electric field respectively make magnetoelectric systems promisingcandidates for applications in microwave devices, high density data storagedevices, etc. Designing innovative magnetoelectric heterostructures is thus achallenge to optimize interface density between both ferroelectric andferromagnetic phases, and promote mechanical coupling interactions. In thisthesis project, two strategies are followed for material design: i) 1-1 coreshellstructure with ferromagnetic nanowires (1) inside ferroelectricnanotubes in a self-supported tridimensionnal porous template (1) and ii) 1-3structure where ferromagnetic nanowires (1) are supported on a substrateand embedded in a ferroelectric matrix (3).

Les multiferroïques sont des matériaux qui présentent la rare propriété de posséder simultanément un ordre magnétique et un ordre ferroélectrique qui interagissent via le couplage magnétoélectrique. Un tel couplage est un enjeu considérable dans l'électronique de spin et le stockage de l'information car il offre l'opportunité de contrôler les spins via un champ électrique et vice versa. Les multiferroïques se séparent en deux grandes familles. Les types I comme BiFeO3 qui présentent une coexistence des ordres magnétique et ferroélectrique et les types II comme TbMnO3 où la ferroélectricité est induite par la structure de spin. Dans BiFeO3 la coexistence et l'interaction des ordres offrent l'opportunité de contrôler les spins via un champ électrique. En développant un dispositif transistor pour l'application du champ électrique sur les monocristaux de BiFeO3 à température ambiante, nous avons montré que la fréquence des ondes de spin peut être modifiée électriquement de 30%. Ces résultats ont montré que BiFeO3 est un matériau très prometteur pour la génération et le contrôle d'onde de spin dans les futurs dispositifs magnoniques. Dans TbMnO3 la filiation des ordres donne naissance à des excitations hybrides : des électromagnons, excitations d'onde de spin possédant un dipôle électrique. Nous avons mis en évidence par diffusion Raman l'existence de cette onde de spin polaire ainsi que la deshybridation de ces excitations lors de l'application d'un champ magnétique. Ce champ fait transiter TbMnO3 d'un état ferroélectrique à un état paraélectrique permettant de dévoilé les composantes magnétique et électrique élémentaires à l'origine des électromagnons.

Le défis principal de l'industrie de la micro électronique est de créer d'augmenter la capacité de stockage mais aussi la vitesse des ordinateurs. Pour atteindre cette objectif, lkes composants électroniques doivent être miniaturisés à l'échelle du nanomètre. À cette échelle, les propriétés de la matière sont encore mal connues.Les matériaux les plus prometteurs dans cette recherche sont les multiferroïques où l'ordre magnétique et l'ordre ferroélectrique sont couplés. Ils pourraient amener des composants électroniques plus rapide et moins consommateur d'énergie dans des composants tels que les Random Access Memory. Ce travail traite de l'étude d'un multiferroïque typique BiFeO3 (BFO) en se concentrant sur les couplages entre les ordres magnétiques, ferroélectriques et le contrainte dans des systèmes de taille nanométrique

Les dernières années les composés multiferroïques ont attiré un grand intérêt en raison de leurs propriétés uniques qui rendent ces matériaux très intéressants pour des applications réelles, par exemple des condensateurs, des détecteurs et des actuateurs ou des dispositifs de mémoire d'ordinateur. Dans la recherche de multiferroïques, PbVO3 est un matériel très prometteur. PbVO3 est isostructural avec PbTiO3 qui est un matériel ferroélectrique très bien connu et étudié et il contient également des ions de vanadium qui portent un spin 1/2, donc, un certain type d'ordre magnétique peut être attendu. Cependant, aucun ordre magnétique n'a pu être observé ce qui pose les deux questions suivantes:1) pourquoi PbVO3 n'est pas magnétique ?2) est-ce que PbVO3 peut être réglé de sorte qu'il devienne magnétique ?L'objectif du projet était de fournir une réponse aux questions ci-dessus par l'étude de la synthèse et des propriétés physiques des oxydes potentiellement multiferroïques de type Pb(V1-xMx)O3 où M = Ti, Fe.Nous avons préparé deux types d'échantillons, échantillons polycristallins et monocristaux. Le batch polycristallin est plus grand et il contient deux séries: la série de titane et de la série de fer avec les compositions chimiques suivantes:PbV1-xTixO3 où x = 0, 0.1, 0.25, 0.5, 0.6, 0.75, 0.8, 1PbV1-xFexO3 où x = 0.1, 0.25, 0.3, 0.4, 0.5, 0.55, 0.6 0.65, 0.75.Des monocristaux ont été préparés uniquement sous la forme de PbVO3 dans lequel aucune substitution n'a été essayée.La structure et les propriétés physiques des échantillons ont été étudiés et on a tenté de corréler les résultats et de formuler un modèle qui pourrait expliquer les comportements fascinants et souvent apparemment contradictoires de nos composés.Le document est structuré en cinq chapitres. Le premier chapitre passe en revue les concepts fondamentaux de la physique de derrière les composés multiferroïques, mettant l'accent sur les propriétés / phénomènes qui sont connectés à nos composés. Le premier chapitre s'occupe également des données déjà publiées dans la littérature pour PbVO3 et les composés substitués.Le deuxième chapitre décrit les méthodes expérimentales et les techniques de mesure utilisées au cours de l'étude.Le troisième chapitre présente les méthodes de préparation, les équipements de haute pression - hautes températures employées et les conditions de réaction nécessaires pour la synthèse de PbVO3 (et ses homologues substitués). La discussion est continuée avec les premières investigations et les résultats qui traitent de la pureté de phase.Le quatrième chapitre traite avec plus de détails les propriétés structurales des échantillons et le cinquième chapitre traite les propriétés magnétiques et diélectriques des composés potentiellement multiferroïques, Pb(V1-xMx)O3.Comme les propriétés physiques de ces matériaux sont fortement dépendantes de la structure des échantillons, les chapitres s'entrecroisent parfois, dans chaque chapitre, des résultats des autres chapitres sont mentionnés et une certaine redondance est donc inévitable. Les mesures d'absorption des rayons X forment le noyau de l'étude parce que ces mesures ont confirmé les états d'oxydation des cations du site B (où la substitution prend place). A partir de ces observations, presque toutes les propriétés structurales et physiques peuvent être expliquées. La substitution avec du titane, est donc révélée isovalente ce qui conduit à la formation de la solution solide PbVO3-PbTiO3 et à la dilution du réseau magnétique de PbVO3. D'autre part, la substitution avec du fer n'est pas isovalente et donc la solution solide PbVO3-PbFeO3 (ce dernier composé n'a jamais été signalé) s'arrête à x = 0.5. Le désordre introduit par la substitution avec du fer conduit à la formation d'un état magnétique similaire à un verre de spin et d'un comportement diélectrique typique pour un relaxeur ferroélectrique. / Recently, multiferroic compounds attracted huge interest due to their unique properties which make such materials very interesting for real life applications, from capacitors, sensors and actuators to computer memory devices. PbVO3 is a very promising material. It is isostructural with PbTiO3 which is a very well known and studied ferroelectric material and it also contains vanadium ions which carry a 1/2 spin so magnetic ordering can be expected. However, no sign of magnetic ordering could be observed which raises the following questions:1) why is PbVO3 not magnetic? and2) could it be tuned so that it becomes magnetic?The objective of the project was to provide some answer to the above questions by studying the synthesis and investigating of the physical properties of the Pb(V,M)O3, M = Ti, Fe potentially multiferroic oxides.We prepared two kinds of samples, polycrystalline and single crystals. The polycrystalline batch is larger containing two series, the titanium series and the iron series with the chemical compositions as follows.PbV1-xTixO3 with x = 0, 0.1, 0.25, 0.5 0.6, 0.75, 0.8, 1PbV1-xFexO3 with x = 0.1, 0.25, 0.3, 0.4, 0.5, 0.55, 0.6 0.65, 0.75Single crystals were prepared only in the form of clean PbVO3 in which no substitution was attempted.The structure and the physical properties of the samples were studied and an attempt was made to correlate the results and try to formulate a model which could explain the intriguing and often apparently contradicting behaviours of our compounds. The present work discusses the results obtained during the study and attempts to shed some light on the subject, without asserting that it reaches a final and definitive conclusion.The work is structured on five chapters.The first chapter reviews the fundamental concepts of the physics behind the multiferroic compounds, emphasizing the exotic properties / phenomena that are connected to our compounds. The first chapter also deals with the data already published in literature for PbVO3 and some substitution compounds.The second chapter describes the experimental methods and investigation techniques used during the study.The third chapter presents the preparation methods, the high pressure - high temperature equipments employed and the reaction conditions required for the synthesis of PbVO3 (and the substitution counterparts). The discussion continues with the first investigations and results which are concerned with phase purity.The fourth chapter discusses with somewhat greater details the structural properties of the samples.The fifth chapter deals with the magnetic and dielectric properties of the potentially multiferroic Pb(V1-xMx)O3 compounds.Since the physical properties of these materials are strongly dependent on the structure of the samples, the chapters intertwine at times, in each chapter results from the other chapters being mentioned and some redundancy is thus unavoidable. The measurements of X-Ray absorption form the core of the work as these measurements confirmed the oxidation states of the B site cations (where the substitution takes places). From these observations almost the entire set of structural and physical properties can be explained. The substitution with titanium is thus shown to be isovalent which leads to the formation of the PbVO3-PbTiO3 solid solution and the dilution of the magnetic network of PbVO3. On the other hand the substitution with iron is not isovalent and therefore the solid solution PbVO3-PbFeO3 (the latter compound was never reported) stops at x = 0.5. The disorder caused by the iron substitution leads to the formation of spin glass like magnetic states and ferroelectric relaxor states on these compounds.

Le défis principal de l'industrie de la micro électronique est de créer d'augmenter la capacité de stockage mais aussi la vitesse des ordinateurs. Pour atteindre cette objectif, les composants électroniques doivent être miniaturisés à l'échelle du nanomètre. À cette échelle, les propriétés de la matière sont encore mal connues.Les matériaux les plus prometteurs dans cette recherche sont les multiferroïques où l'ordre magnétique et l'ordre ferroélectrique sont couplés. Ils pourraient amener des composants électroniques plus rapide et moins consommateur d'énergie dans des composants tels que les Random Access Memory. Ce travail traite de l'étude d'un multiferroïque typique BiFeO3 (BFO) en se concentrant sur les couplages entre les ordres magnétiques, ferroélectriques et le contrainte dans des systèmes de taille nanométrique / A major challenge in microelectronics is the increase of data storage as well as processors performancies. Unfortunatelly, this challenge involves a drastic reduction of size of the fundamental device of a computer down to the nano scale. At this scale, properties of matter are still not fully understood. One of the key materials to reach this challenge are multiferroics where the magnetism and the ferroelectricity can interact leading to low consuming and fast Random Access Memories. This work deals with the study of famous multiferroics BiFeO3 (BFO) focussing on the coupling between magnetic ordering, ferroelectric ordering and strain as the dimensionality of the system is reduced to several nanometers

Dans cette thèse, les interactions magnétoélectriques et optomagnétiques transmises par les contraintes dans les structures ferroélectriques/ferromagnétiques sont étudiées. Nous montrons que la dynamique des déformations du Pb(ZrxTi1-x)O3 aboutit à la manipulation électrique sous-coercitive de multi-états ferroélastiques rémanents. La mesure par une jauge résistive de ces états, ainsi que l'écriture et l'effacement électriques et le stockage ferroélastique, sont démontrés. La configuration des contraintes de matériaux ferroélectriques créée électriquement, permet de modifier l'anisotropie magnétique d'une couche ferromagnétique. Ce phénomène est utilisé pour contrôler le champ magnétique coercitif des composants magnétostrictifs des vannes de spin au moyen des déformations. L’irradiation lumineuse est également utilisée pour entraîner une photostriction rémanente dans le BiFeO3. Cette déformation rémanente est transférée à une couche ferromagnétique et permet un contrôle optique de la coercivité magnétique. Nous montrons comment les états magnétiques peuvent être écrits au moyen de la lumière et effacés par un champ électrique. / In this thesis, the strain-mediated magnetoelectric and optomagnetic interactions in ferroelectric/ferromagnetic structures are studied. The strain dynamics in Pb(ZrxTi1-x)O3 is shown to result in the sub-coercive electrical manipulation of its remanent ferroelastic multi-states. The resistive readout of these states provided by the strain gauge layers, together with the electrically-triggered ferroelastic writing, storage, and erasing, are demonstrated. These strain configurations created by electric fields in ferroelectrics can effectively impact the magnetic anisotropy of a ferromagnetic adlayer. This phenomenon is shown to control the magnetic coercive field of the magnetostrictive components of spin valves via the strain. Light irradiation is shown to result in remanent photostriction effect (photo-driven deformation) in BiFeO3. Such optically-induced remanent deformations can be transferred to a ferromagnetic adlayer and result in the optical control of the magnetic coercive force. It is shown here how magnetic states can be written by light and erased by an electric field.

Les matériaux magnetoélectriques multiferroïques sont particulièrement attrayants dans le domaine de l’électronique de spin, notamment dans la perspective de contrôler l’aimantation d’un matériau à partir d’un champ électrique. Les multiferroïques dits artificiels, constitués de phases ferroélectriques et magnétiques séparées, permettent de contourner la rareté de matériaux multiferroïques intrinsèques. S’ils peuvent présenter des valeurs de couplage plus élevées les mécanismes en jeu sont encore mal compris. Leur compréhension requiert l’étude d’échantillons parfaitement cristallisés et maitrisés. L’association en films minces (entre 3 et 20nm) épitaxiés de BaTiO₃, ferroélectrique de référence et de CoFe₂O₄, ferrimagnétique très magnétostrictif et à haute température de Curie, constitue un système modèle bien adapté à une telle étude. Dans cette thèse, nous réalisons des films minces de grande qualité cristalline de CoFe₂O₄ / BaTiO₃ sur substrat SrTiO₃ (001) par épitaxie par jets moléculaires sous plasma d’oxygène atomique. Dans un premier temps, nous étudions indépendamment pour chaque phase les propriétés individuelles de chimie, structure, magnétisme et ferroélectricité, notamment via des techniques de synchrotron. Forts de cette base, nous mettons en place différentes expériences d’étude du couplage magnétoélectrique direct et indirect, avec l’application d’une polarisation électrique et une mesure d’aimantation, et vice versa. Nous observons l’existence d’un couplage magnétoélectrique, notamment grâce la forte interaction des couches de CoFe₂O₄ et BaTiO₃. En revanche, les mécanismes indirects dominent, et impliquent des modifications structurales et chimiques via des mouvements ioniques. Ces mécanismes ioniques créent des modifications réversibles de résistance à température ambiante ouvrant la voie, au-delà des propriétés multiferroïques, à de possibles applications pour les RAM résistives. / Magnetoelectric multiferroics are of particular interest in the field of spintronics, especially for the possible control of the magnetization using an electric field. The lack of intrinsic multiferroics can be circumvented by using artificial multiferroics, made with individual ferroelectric and magnetic phases. Although they may exhibit higher coupling values, the precise coupling mechanisms involved are still not well understood. Getting insights in the understanding of these phenomena requires studying well mastered and crystallized samples. The combination of BaTiO₃ thin films (3 to 20nm), the prototypical ferroelectric, and of CoFe₂O₄ ones, a highly magnetostrictive ferromagnet with a high Curie temperature, constitutes a suitable model system well suited for such a study. In this thesis, we realized CoFe₂O₄ / BaTiO₃ thin films of high crystalline quality by oxygen plasma assisted molecular beam epitaxy on a SrTiO₃ (001) substrates. First, we study independently for each phase the individual properties of chemistry, structure, magnetism and ferroelectricity, using in particular a range of synchrotron techniques. Based on those fundamental results, we set up direct and indirect magnetoelectric coupling experiments, where we apply an electric polarization to measure a change in magnetization, and vice versa. We manage to observe the magnetoelectric coupling, mainly through the strong interaction of the CoFe₂O₄ and BaTiO₃ films. The indirect mechanisms dominate however and involve structural as well as chemical modifications through ion displacement. Those ion displacements create reversible changes in resistance at room temperature. These results imply that, in addition to the evidenced multiferroic properties, the system makes also promise for resistive RAM devices applications.