|
|
Exchange bias in metamagnetic heterostructures
Zadorozhnii, Oleksii ; Schneeweiss, Oldřich (oponent) ; Uhlíř, Vojtěch (vedoucí práce)
Exchange bias is an intriguing physical phenomenon occuring at the interface of antiferromagnet (AF) and ferromagnet (FM) materials, which has already been widely applied in electronics and magnetic recording industry. Despite being intensely studied for a long time, the exact mechanism behind it remains an unsettled matter. This work presents an overview of the relevant studies documenting exchange bias in thin film bilayer systems, including both experimental evidence and theoretical models developed. The experimental tasks of this diploma thesis covered both manufacturing and measurement of different exchange bias model systems. An Fe/FeRh bilayer (here the FeRh layer features a phase transition from AF to FM at 360K), provides convenient tunability of the exchange bias. Next, the exchange bias and shape anisotropy effects were investigated in Fe/FeRh microstructures. Lastly, the presence of exchange bias was investigated between the coexisting FM and AF phases in submicron FeRh nanowires. The samples were fabricated using magnetron sputtering and E-beam lithography. All the presented systems were analyzed using Magneto-Optical Kerr Effect microscopy. Exchange bias was successfully found in the Fe/FeRh system nearly identical in magnitude and orientation to the results in literature, having an inferior FM-AF interface quality. Training effect as well as rotational asymmetry were also proven to exist within this system, solidifying the presence of exchange bias. In nanowires, significant exchange bias was measured between the coexisting FM and AF phases during cooling from the FM phase to the AF phase.
|
|
|
Návrh hybridního magnetického ložiska
Šindelář, Petr ; Bárta, Jan (oponent) ; Rúra, Dávid (vedoucí práce)
Tato diplomová práce se zabývá návrhem hybridního magnetického ložiska. Jedná se o rozšíření problematiky běžných ložisek ve vysokootáčkových motorech. Práce je rozdělena do tří částí, kde se první část zabývá obecnou teorií magnetických ložisek. Druhá část se zabývá matematickým popisem ložiska. Třetí část se zabývá návrhem specifického hybridního magnetického ložiska. Návrh je proveden pro motor, pro který již bylo ložisko navrženo. Jedná se o motor o 45000ot/ min a výkonem 12kW. Cílem tohoto návrhu je vytvořit hybridní magnetické ložisko s magnety pro vytvoření stálého magnetického pole a cívkami pro regulaci sil ke stabilizaci rotoru a omezení vibrací. Praktický návrh zahrnuje matematický výpočet v programu MATLAB a počítačovou simulaci založenou na metodě konečných prvků v programu ANSYS Maxwell.
|
|
|
Kritické chování v magnetických fázových diagramech uranových sloučenin
Opletal, Petr ; Prokleška, Jan (vedoucí práce)
Název práce: Kritické chování v magnetických fázových diagramech uranových sloučenin Autor: Bc. Petr Opletal Katedra: Katedra fyziky kondenzovaných látek Vedoucí diplomové práce: RNDr. Jan Prokleška, Ph.D., Katedra fyziky kondenzovaných látek Abstrakt: Tato práce se zabývá studiem fázových diagramů a kritických jevů s nimi spojených v pseudoternárních sloučeninách UCo1-xRuxAl. Tři monokrystaly o nominálním složení UCo0.99Ru0.01Al, UCo0.995Ru0.005Al a UCo0.9975Ru0.0025Al byli připraveny Czochralskeho metodou. Jejich kvalita byla ověřena EDX analýzou, Laueho metodou a rentgenovou práškovou difrakcí. Pro UCo0.99Ru0.01Al byla určena Curieova teplota TC = 16 K. UCo0.995Ru0.005Al má přechod z paramagnetické do feromagnetické fáze v TC = 4,5 K a ve vyšších teplotách se objevuje metamagneticky přechod prvního druhu s kritickým polem HC = 0,04 T. UCo0.9975Ru0.0025Al je paramagnetické do nejnižších teplot s metamagnetickým přechodem prvního druhu s kritickým polem HC = 0,55 T. Hydrostatické tlakové experimenty na UCo0.995Ru0.005Al a UCo0.9975Ru0.0025Al ukázali, že feromagnetismus zanikne a kritické pole se zvyšuje s rostoucím tlakem. Toto chování připomíná vývoj magnetismu v UCoAl a URhAl pod vlivem hydrostatického tlaku. Klíčová slova: UCoAl, URuAl, feromagnetismus, metamagnetismus
|
|
|
Nanostructures and Materials for Antiferromagnetic Spintronics
Reichlová, Helena ; Novák, Vít (vedoucí práce)
Název práce: Nanostruktury a materiály pro antiferromagnetickou spintroniku Autor: Mgr. Helena Reichlová Katedra: Fyzikální ústav AV ČR Vedoucí disertační práce: Ing. Vít Novák, CSc., Fyzikální ústav AV ČR Abstrakt: Předmětem této práce jsou dva problémy antiferomagnetické (AFM) spintroniky: manipulace antiferomagneticky uspořádaných momentů a vývoj nových materiálů kombinujících AFM a polovodičové vlastnosti. Jsou prezentovány tři různé metody umožňující manipulaci AFM spinu. První metoda, založena na výměnné interakci na AFM/FM rozhraní, silně závisí na tloušťce AFM a teplotě. Systematicky studujme tyto dva parametry a definujeme podmínky, kdy dochází k manipulaci AFM momentů. Druhou metodou, chlazením AFM v magnetickém poli pod kritickou teplotu, jsme ověřili koncept spintronické součástky založené pouze na AFM (neobsahující FM). Poslední studovaná metoda je založena na proudově indukovaných efektech v nanostrukturách obsahujících AFM. Systematickým studiem vzorku s a bez AFM vrstvy jsme demonstrovali schopnost AFM momentů absorbovat proudově indukovanou torzi. Tato metoda nespoléhá ani na FM ani na chlazení v magnetickém poli a nabízí tak elegantní řešení manipulace AFM momentů. V druhé experimentální části jsou diskutovány nové materiály pro AFM spintroniku a jeden konkrétní příklad, CuMnAs, je...
|
|
|
Optická odezva magnetických materiálů
Wagenknecht, David ; Ostatnický, Tomáš (vedoucí práce)
David Wagenknecht: Abstrakt k diplomové práci Optická odezva magnetických materiálů, 2014 Magnetický polovodič Ga1−xMnxAs a jiné anizotropní materiály mohou dle teoretických předpovědí vykazovat zajímavé chování v odrazivosti, kterým je její rozdílná velikost pro opačné úhly dopadu. K popsání tohoto efektu jsou odvozeny analytické vztahy týkající se materiálů s nediagonální permitivitou a ty jsou následně použity k numerickým výpočtům optické odezvy konkrétních vzorků. Hlavním předmětem zájmu této práce je transverzální Kerrův jev, který vykazuje asymetrii ve stočení roviny polarizace a stejně tak elipticitě kruhově polarizovaného světla, což je způsobeno právě asymetrií v reflektivitě. Kvůli možnému vlivu je studována i magnetizace longitudinální a polární. Výsledky jsou použity k diskuzi podmínek, nutných k pozorovatelnosti asymetrie, a navíc s cílem změřit jev je představeno konkrétní experimentální uspořádání. 1
|
|
|
Superconductivity and Magnetism of Uranium Compounds
Vališka, Michal
Cílem této práce je studium systému UCo1−xRuxGe nacházejícího se na rozhraní magnetické nestability. Podrobná studie magnetických a transportních vlastností po- lykrystal· s r·zným obsahem ruthenia odhalila komplexní změnu těchto parametr· v rámci celé série. UCoGe je slabý ferromagnet s TC ∼ 3 K a malým magnetickým momentem 0.035 µB/f.u. Pozorovali jsme strmý nár·st těchto hodnot až po hodnotu koncentrace ruthenia xmax ≈ 0.1(TC,max = 9 K a µ0 = 0.11 µB). Podstata tohoto ná- r·stu byla studována na mono krystalu o složení UCo0.88Ru0.12Ge získaném metodou plovoucí zóny. Difrakce polarizovaných neutron· provedená na tomto krystalu se slo- žením UCo0.88Ru0.12Ge vysvětlila posílení magnetismu změnou vzájemné orientace magnetických moment· na iontu uranu a kobaltu. Antiparalelní uspořádání, které bylo dříve publikováno pro UCoGe je změněno na paralelní uspořádání v dopova- ném UCo0.88Ru0.12Ge kdy dojde k reorientaci momentu na kobaltu. Silná anizotropie UCo0.88Ru0.12Ge se promítá do teplotní závislosti odporu a teplotní roztažnosti, které se dramaticky liší pro všechny tři osy. Tento prvotní nár·st TC a magnetického mo- mentu je následován poklesem směřujícím ke koncentraci xcr ≈ 0.31 kde magnetické uspořádání mizí. Podrobná studie kritických exponent· teplotních závislostí elek- trického odporu,...
|
|
|
Elektronové vlastnosti sloučenin RPd5Al2
Zubáč, Jan ; Javorský, Pavel (vedoucí práce)
Tato práce se zabývá magnetickými vlastnostmi sloučeniny NdPd5Al2 stu- dovanými pomocí magnetizačních měření, měření měrných tepel a rozptylu neutronů. Sloučenina krystalizuje v tetragonální grupě I4/mmm s mřížovými parametry a =4.147 ˚A a c =14.865 ˚A, magneticky se uspořádává pod TN =1.3 K a vykazuje magnetokrystalovou anizotropii kvůli působení krystalového pole. Magnetický fázový diagram se podobně jako u strukturně příbuzných sloučenin RTX5 a R2TX8 vyznačuje přítomností dvou různých magnetických fází . An- tiferomagnetická fáze v nulovém poli se propaguje s vektorem k = (1 2 00) a vyznačuje se uspořádáním neodymových momentů o velikosti 2.22 µB/Nd podél tetragonální osy c, jak bylo zjištěno pomocí neutronové difrakce. Fázový přechod z paramagnetického do magneticky uspořádaného stavu v nulovém poli je fázovým přechodem prvního druhu. Pomocí nepružného rozptylu neutronů jsme deteko- vali krystalovopolní hladiny o energiích 3.0 meV, 7.4 meV, 8.6 meV a 17.1 meV. Naše poznatky o krystalovém poli ve sloučenině NdPd5Al2 získané po- mocí nepružného rozptylu neutronů dále porovnáváme s výsledky analýzy krys- talového pole pomocí susceptibilit a výpočtů z prvních principů a konfrontu- jeme s...
|
|
|
Static and dynamic properties of nanostructured magnetic materials
Vaňatka, Marek ; Wintz, Sebastian (oponent) ; Dijken, Sebastiaan van (oponent) ; Urbánek, Michal (vedoucí práce)
During the last years, magnetic materials and nanostructures have been intensively studied for their applications in recording media and logic circuits. This work follows our ongoing research in this field and mainly focuses on the static and dynamic properties of nanostructured materials, e.g., NiFe, CoFeB, and YIG. The thesis starts with a theoretical introduction showing the basic description of micromagnetic systems, ferromagnetic resonance (FMR), and spin-waves, including the mathematical description of spin-wave dispersion relations. This is followed by the description of experimental methods. Then we present the first experimental part concerning the nucleation process of magnetic vortices, i.e., the transition from the saturated state into the vortex spin configuration while decreasing the magnetic field. Magnetic imaging methods are used, namely Lorentz transmission electron microscopy and magnetic transmission X-ray microscopy. The results are correlated with electrical detection using the anisotropic magnetoresistance effect. The advantage of electrical measurements is their potential integrability into the microprocessor circuitry. In the results, we report that this process in nanometer- and micrometer-sized magnetic disks undergoes several phases with distinct spin configurations called the nucleation states. Moreover, we introduce the analysis of magnetic materials using a vector network analyzer (VNA), which is applied to the measurement of magnetic vortex resonance (evaluation of the gyrotropic frequency and the high-frequency modes as well), the ferromagnetic resonance of thin layers (extraction of basic magnetic material parameters), and propagating spin-wave spectroscopy (PSWS). Spin-wave spectroscopy is further developed to measure the dispersion relations of thin magnetic layers, which can serve as an essential characteristic used in the design of devices. Finally, we show a concept of an antenna device, separating the magnetic excitation from the sample itself, providing no need for electron lithography processes of the antenna fabrication onto the sample. This device has the form of a glass cantilever, on which the excitation antenna is fabricated, a connector, and a coupler. It is then placed on a tilt equipped x-y-z stage, and therefore it provides positionability to any place on the measured sample. The use of glass as the cantilever material enables navigation using a microscope and enables the use of optical detection methods, e.g., Brillouin light scattering (BLS) or Kerr effect.
|
|
|
Analýza dynamiky a výroba prototypu Gaussovy pušky
Militký, Ondřej ; Musil, Filip (oponent) ; Rubeš, Ondřej (vedoucí práce)
Tato práce se zabývá popisem principu Gaussovy pušky. Je zde popsán fyzikální princip, na kterém zařízení funguje, provedení konstrukce a její výhody a omezení. Dále je vytvořen výpočtový model v prostředí Matlab Simulink, který simuluje chování projektilu během výstřelu. Na základě tohoto modelu je navržen a zkonstruován prototyp Gaussovy pušky. Prototyp je následně testován a porovnáván s výpočtovým modelem pro určení celkové účinnosti vytvořené pušky.
|
|
|
Metastable iron thin films for magnetic metamaterials
Holobrádek, Jakub ; Man, Ondřej (oponent) ; Urbánek, Michal (vedoucí práce)
Magnetic nanostructures are widely investigated for applications in industrial and fundamental research thanks to their interesting properties. One of the concerned scientific disciplines is magnonics – a novel research topic in magnetism concerned with the physics of spin waves, which can be used for fabrication of novel devices for wave-based computing with low power consumption. Fabrication of magnonic structures by a focused ion beam (FIB) is an alternative method to the commonly used lithographic methods. The material used in this work -- metastable iron – is able to undergo an ion-beam-induced phase transformation from a paramagnetic fcc to a ferromagnetic bcc phase. One of the properties, which affect the spin-wave propagation, is magnetic anisotropy. This thesis presents the influence of UHV conditions during the deposition of the metastable iron film on the magnetic anisotropy of the structures fabricated via FIB into this film. We also investigate the relationship between FIB parameters, crystallographic properties of the resulting structures, and their magnetic anisotropy.
|
host ::
RSS.