|
|
Study of magnonic crystals in a frequency domain
Turčan, Igor ; Hrabec, Aleš (oponent) ; Urbánek, Michal (vedoucí práce)
Characterization of magnetodynamic properties of nanomagnets and nanostructured magnetic materials requires methods appropriate for probing the typical timescales of these systems, i.e. in the sub-nanosecond range. The lack of appropriate time-domain characterization techniques is linked to the limits of current electronics. Other possible approach is to use the frequency domain characterization in GHz range. The most common frequency domain characterization technique is the ferromagnetic resonance (FMR) measurement. From FMR spectra it is possible to extract valuable information about the magnetic system: the damping parameter, saturation magnetization etc. The method we utilize for detection of spin-wave excitations aims for the simplification of the characterization experiment. We employ the thermoelectric detection of spin waves in magnetic strips via anomalous Nernst effect. The method is based on the heat generation inside a magnetic film due to the relaxation of spin waves to the lattice. The dissipation of spin-wave energy heats the magnetic strip and creates a temperature gradient towards the substrate (perpendicular to the surface). This leads to generation of an electric field perpendicular to both the temperature gradient and the magnetization direction. The voltage is usually in the V range, hence it can be measured with common laboratory equipment. Despite its simplicity, this method yields very interesting results and can be used for characterization of magnonic waveguides, magnonic metamaterials, spin-wave emitters and other spin-wave devices.
|
|
|
Mikroskopie magnetických sil v proměnném magnetickém poli
Turčan, Igor ; Nováček, Zdeněk (oponent) ; Urbánek, Michal (vedoucí práce)
Bakalářská práce pojednává o mikroskopii magnetických sil permalloyových disků v externím magnetickém poli. Práce se zabývá přípravou modulu externího magnetického pole, měřicích sond, vzorků a jejich pozorováním. Byly připraveny funkční sondy s různými magnetickými vrstvami. Pro měření v externím magnetickém poli byly zvoleny sondy s vrstvou magneticky tvrdého kobaltu a pro měření bez externího magnetického pole s vrstvou magneticky měkké slitiny permalloye. Námi připravené sondy jsou přinejmenším srovnatelné se standardními komerčními sondami. V této práci byla pozorována jádra magnetických vírů pomocí vyrobených sond, a to jak bez externího magnetického pole, tak v externím magnetickém poli. Dále bylo provedeno měření vlivu vnějšího magnetického pole na nukleaci magnetických vírů. Součástí práce je stručný popis experimentálních technik použitých pro přípravu a měření připravených vzorků.
|
|
|
Effect of ion beam irradiation and annealing on magnetic properties of FeRh nanostructures
Zadorozhnii, Oleksii ; Turčan, Igor (oponent) ; Staňo, Michal (vedoucí práce)
The first order phase transition from antiferromagnetic to ferromagnetic state in Fe50Rh50 at 370 K make it a suitable material for next generation spin electronic devices with a low power consumption. This work deals with the ways how the phase transition temperature of iron-rhodium (FeRh) can be tuned locally in thin films, using focused ion beam (FIB) and thermal annealing. FIB irradiation approach was chosen due to the fact that FeRh displays magnetic sensitivity to the degree of its chemical ordering, which is characteristic to all alloys of ferromagnetic and non-ferromagnetic metals. Thermal annealing enables the relaxation of the structure and restoration of its crystallinity. The magnetic patterns were manufactured using gallium-based FIB and annealed under ultra high vacuum. The topography as well as magnetic behaviour of these ion irradiated patterns were investigated using atomic and magnetic force microscopies at different temperatures, showing a clear dependence between ion irradiation dose and the magnetic response in pre- and post-annealed states.
|
|
|
Studie prostorově modulovaných magnetických struktur
Dočkalová, Lucie ; Staňo, Michal (oponent) ; Turčan, Igor (vedoucí práce)
Tato bakalářská práce se zabývá experimentální přípravou a statickou charakterizací magnetizace prostorově modulovaných magnetických nanostruktur. Cílem práce je využít inovativní metody v oblasti nanofabrikace a vyrobit tak magnetické struktury s vlastnostmi, jichž není možné dosáhnout standardními litografickými postupy. Na začátku je čtenář seznámen s teoretickými základy mikromagnetismu, přičemž je kladem důraz na magnetickou anizotropii. Samotná příprava vzorku je obsahem druhé části práce. Zde jsou popsány použité techniky: elektronová litografie (EBL) a depozice indukovaná fokusovaným elektronovým svazkem (FEBID). V experimentální části jsou pomocí Kerrovy mikroskopie vyhodnoceny statické magnetické odezvy vyrobených prostorově modulovaných magnetických struktur a jsou porovnány se statickými odezvami struktur planárních. Mimo jiné je změřena výška vyrobených prostorových magnetických modulací pomocí mikroskopu atomárních sil (AFM) a je vyhodnocen její vliv na velikost indukované magnetické anizotropie. V průběhu studie je zjištěno, že vyrobené modulace vytváří uniaxiální anizotropii, pomocí které je možné ovlivnit preference směru vektoru magnetizace.
|
|
|
Návrh zařízení pro měření magnetodynamických vlastností magnetických materiálů a nanostruktur
Roučka, Václav ; Vaňatka, Marek (oponent) ; Turčan, Igor (vedoucí práce)
Další rozvoj magnoniky, vědního oboru zabývajícího se fenoménem spinových vln, je spojen s výzkumem nových materiálů a struktur s užitečnými magnetodynamickými vlastnostmi. Jednou z experimentálních technik sloužících ke zjištění takových vlastností je měření feromagnetické resonance pomocí vektorového obvodového analyzátoru. Touto experimentální technikou se zabývá předložená bakalářská práce. Nejprve jsou zde stručně uvedeny teoretické základy dynamiky magnetizace a šíření elektromagnetických vln v mikrovlnných obvodech. Dále jsou v práci popsány jednotlivé komponenty experimentální sestavy a její konstrukce. Funkce zařízení je prezentována na měření feromagnetické resonance vzorku permalloye. Naměřená data jsou zpracována podle metod uvedených v této práci a na závěr jsou předloženy výsledné magnetodynamické vlastnosti permalloye.
|
|
|
Magnetism in curved geometries
Turčan, Igor ; Makarov, Denys (oponent) ; Grundler, Dirk (oponent) ; Urbánek, Michal (vedoucí práce)
In the field of magnonics, which is a novel research topic utilizing the physics of spin waves, there is an increasing interest in developing functional spin-wave devices with unique properties. These devices allow us to control the spin-wave flow and are needed for future spin-wave-based information processing. However, their technical realization is highly challenging with conventional approaches. They rely on planar magnonic structures, where the magnetic properties are exclusively given by the intrinsic parameters of used materials. Thus, properties like uniaxial magnetic anisotropy cannot be directly controlled. The presented thesis exploits a novel approach of inducing the effective magnetic interaction by the curvature of the system. The corrugation-induced uniaxial magnetic anisotropy is studied in structures with modulated surfaces prepared by focused electron beam-induced deposition and electron beam lithography. The potential of the local control over the magnetization direction using the 3D nanofabrication approach is universal and can be used with any commonly used magnetic material. Furthermore, the spin-wave propagation in the Damon-Eshbach geometry without an external magnetic field is demonstrated in corrugated magnetic waveguides by means of Brillouin light scattering microscopy. The broadening of the ferromagnetic resonance peak and extraction of the damping parameter is presented for the planar and corrugated structures. Finally, the comparison of the spin-wave propagation length measurement in corrugated waveguides with the total damping measurements, and with analytical calculations is shown. The decrease of the propagation length for the waveguides with larger modulation amplitude is associated to the increase of the damping parameter.
|
|
|
Studie prostorově modulovaných magnetických struktur
Dočkalová, Lucie ; Staňo, Michal (oponent) ; Turčan, Igor (vedoucí práce)
Tato bakalářská práce se zabývá experimentální přípravou a statickou charakterizací magnetizace prostorově modulovaných magnetických nanostruktur. Cílem práce je využít inovativní metody v oblasti nanofabrikace a vyrobit tak magnetické struktury s vlastnostmi, jichž není možné dosáhnout standardními litografickými postupy. Na začátku je čtenář seznámen s teoretickými základy mikromagnetismu, přičemž je kladem důraz na magnetickou anizotropii. Samotná příprava vzorku je obsahem druhé části práce. Zde jsou popsány použité techniky: elektronová litografie (EBL) a depozice indukovaná fokusovaným elektronovým svazkem (FEBID). V experimentální části jsou pomocí Kerrovy mikroskopie vyhodnoceny statické magnetické odezvy vyrobených prostorově modulovaných magnetických struktur a jsou porovnány se statickými odezvami struktur planárních. Mimo jiné je změřena výška vyrobených prostorových magnetických modulací pomocí mikroskopu atomárních sil (AFM) a je vyhodnocen její vliv na velikost indukované magnetické anizotropie. V průběhu studie je zjištěno, že vyrobené modulace vytváří uniaxiální anizotropii, pomocí které je možné ovlivnit preference směru vektoru magnetizace.
|
|
|
Návrh zařízení pro měření magnetodynamických vlastností magnetických materiálů a nanostruktur
Roučka, Václav ; Vaňatka, Marek (oponent) ; Turčan, Igor (vedoucí práce)
Další rozvoj magnoniky, vědního oboru zabývajícího se fenoménem spinových vln, je spojen s výzkumem nových materiálů a struktur s užitečnými magnetodynamickými vlastnostmi. Jednou z experimentálních technik sloužících ke zjištění takových vlastností je měření feromagnetické resonance pomocí vektorového obvodového analyzátoru. Touto experimentální technikou se zabývá předložená bakalářská práce. Nejprve jsou zde stručně uvedeny teoretické základy dynamiky magnetizace a šíření elektromagnetických vln v mikrovlnných obvodech. Dále jsou v práci popsány jednotlivé komponenty experimentální sestavy a její konstrukce. Funkce zařízení je prezentována na měření feromagnetické resonance vzorku permalloye. Naměřená data jsou zpracována podle metod uvedených v této práci a na závěr jsou předloženy výsledné magnetodynamické vlastnosti permalloye.
|
|
|
Effect of ion beam irradiation and annealing on magnetic properties of FeRh nanostructures
Zadorozhnii, Oleksii ; Turčan, Igor (oponent) ; Staňo, Michal (vedoucí práce)
The first order phase transition from antiferromagnetic to ferromagnetic state in Fe50Rh50 at 370 K make it a suitable material for next generation spin electronic devices with a low power consumption. This work deals with the ways how the phase transition temperature of iron-rhodium (FeRh) can be tuned locally in thin films, using focused ion beam (FIB) and thermal annealing. FIB irradiation approach was chosen due to the fact that FeRh displays magnetic sensitivity to the degree of its chemical ordering, which is characteristic to all alloys of ferromagnetic and non-ferromagnetic metals. Thermal annealing enables the relaxation of the structure and restoration of its crystallinity. The magnetic patterns were manufactured using gallium-based FIB and annealed under ultra high vacuum. The topography as well as magnetic behaviour of these ion irradiated patterns were investigated using atomic and magnetic force microscopies at different temperatures, showing a clear dependence between ion irradiation dose and the magnetic response in pre- and post-annealed states.
|
|
|
Study of magnonic crystals in a frequency domain
Turčan, Igor ; Hrabec, Aleš (oponent) ; Urbánek, Michal (vedoucí práce)
Characterization of magnetodynamic properties of nanomagnets and nanostructured magnetic materials requires methods appropriate for probing the typical timescales of these systems, i.e. in the sub-nanosecond range. The lack of appropriate time-domain characterization techniques is linked to the limits of current electronics. Other possible approach is to use the frequency domain characterization in GHz range. The most common frequency domain characterization technique is the ferromagnetic resonance (FMR) measurement. From FMR spectra it is possible to extract valuable information about the magnetic system: the damping parameter, saturation magnetization etc. The method we utilize for detection of spin-wave excitations aims for the simplification of the characterization experiment. We employ the thermoelectric detection of spin waves in magnetic strips via anomalous Nernst effect. The method is based on the heat generation inside a magnetic film due to the relaxation of spin waves to the lattice. The dissipation of spin-wave energy heats the magnetic strip and creates a temperature gradient towards the substrate (perpendicular to the surface). This leads to generation of an electric field perpendicular to both the temperature gradient and the magnetization direction. The voltage is usually in the V range, hence it can be measured with common laboratory equipment. Despite its simplicity, this method yields very interesting results and can be used for characterization of magnonic waveguides, magnonic metamaterials, spin-wave emitters and other spin-wave devices.
|
host ::
RSS.