|
|
Exchange bias in metamagnetic heterostructures
Zadorozhnii, Oleksii ; Schneeweiss, Oldřich (referee) ; Uhlíř, Vojtěch (advisor)
Výměnná anizotropie je zajímavý fyzikální jev vznikající na rozhraní antiferomagnetických (AF) a feromagnetických (FM) materiálů, který již je široce používán v elektronickém průmyslu a magnetickém záznamu. Přestože byl tento jev dlouhou dobu intenzivně studován, jeho přesný mechanizmus zatím nebyl uspokojivě vysvětlen. V této práci je představen přehled studií dokumentujících výměnnou anizotropii v tenkých dvojvrstvách, včetně experimentálních výsledků a teoretických modelů. Experimentální úkoly této diplomové práce zahrnovaly jak výrobu, tak měření různých modelových systémů vykazujících výměnnou anizotropii. Dvojvrstva Fe/FeRh, kde vrstva FeRh prochází fázovou přeměnou z AF fáze na FM fázi při 360 K, poskytuje možnost nastavení parametrů výměnné anizotropie. Dále byly zkoumány účinky výměnné anizotropie a tvarové anizotropie v mikrostrukturách Fe/FeRh. Konečně, přítomnost výměnné anizotropie byla zkoumána mezi FM a AF fází koexistujícími během fázové přeměny v nanodrátech FeRh. Vzorky byly vyrobeny pomocí magnetronového naprašování a elektronové litografie. Všechny prezentované systémy byly analyzovány pomocí magnetooptické Kerrovy mikroskopie. Výměnná anizotropie byla úspěšně nalezena v systému Fe/FeRh, přičemž její velikost byla téměř identická co do rozsahu i orientace s výsledky v literatuře, přestože námi vyrobená dvojvrstva měla horší kvalitu FM-AF rozhraní. Bylo také prokázáno, že v tomto systému existuje tzv. tréninkový efekt (Training effect), což je výrazným důkazem existence výměnné anizotropie. U nanodrátů bylo změřena významná výměnná anizotropie mezi koexistujícími fázemi FM a AF během fázové přeměny.
|
|
|
Hybrid magnetic bearing design
Šindelář, Petr ; Bárta, Jan (referee) ; Rúra, Dávid (advisor)
The thesis deals with the design of a hybrid magnetic bearing. This is an extension of the issue of common bearings in high-speed motors. The work is divided into three parts. A general theory of magnetic bearings is described in the first part. The second part deals with the mathematical description of the bearing. A proposal of specific hybrid magnetic bearing is described in the third part. The bearing for the motor was already designed. It is a 45000rpm motor with a power output of 12 kW. This thesis aims to create a design of hybrid magnetic bearing with magnets to create a permanent magnetic field and coils to regulate forces to stabilize the rotor and limit vibrations. The practical design includes mathematical calculation in Matlab and computer simulation based on the finite element method in ANSYS Maxwell.
|
|
|
Kritické chování v magnetických fázových diagramech uranových sloučenin
Opletal, Petr ; Prokleška, Jan (advisor)
Title: Critical behavior in magnetic phase diagrams of uranium compounds Author: Bc. Petr Opletal Department: Department of Condensed Matter Physics Supervisor: RNDr. Jan Prokleška, Ph.D., Department of Condensed Matter Physics Abstract: This work is focused on study of phase diagrams and related critical effects in the pseudoternary UCo1-xRuxAl compound. Three single crystals of nominal composition UCo0.99Ru0.01Al, UCo0.995Ru0.005Al and UCo0.9975Ru0.0025Al have been prepared by Czochralski method in triarc furnace. Quality of single crystals was checked by EDX analysis, Laue method and XRPD. For UCo0.99Ru0.01Al Curie temperature was determined as TC = 16 K. UCo0.995Ru0.005Al shows transition from paramagnetic to ferromagnetic phase at TC= 4.5 K and at higher temperatures we observe a metamagnetic transition of first order with a critical field HC = 0.04 T. UCo0.9975Ru0.0025Al is paramagnetic to low temperatures with metamagnetic transition of first order and critical field HC = 0.55 T. Experiments in hydrostatic pressure on UCo0.995Ru0.005Al and UCo0.9975Ru0.0025Al showed decay of ferromagnetism and increase of critical field. This behavior is similar to evolution of magnetism in UCoAl and URhAl in applied hydrostatic pressure. Keywords: UCoAl, URuAl, ferromagnetism, metamagnetism
|
|
|
Nanostructures and Materials for Antiferromagnetic Spintronics
Reichlová, Helena ; Novák, Vít (advisor)
This thesis is focused on two open problems of antiferromagnetic (AFM) spintronics: manipulation of AFM coupled moments and development of new materials combining AFM and semiconductor properties. We present three particular methods enabling AFM moments manipulation. The rst method, based on the exchange spring effect in an AFM/FM double layer, strongly de- pends on the AFM layer thickness and temperature. We systematically vary these two parameters and identify the conditions when AFM moments can be manip- ulated. By the second method, cooling an AFM in a magnetic eld through the critical temperature, we prove the concept of a fully AFM-based (containing no FM) spintronic device. The last studied method is based on current induced effects in nanostructures containing an AFM. By systematic study of samples with and without AFM we demonstrate the ability of AFM moments to absorb a current induced torque. Relying neither on a FM nor on cooling in magnetic eld, this method represents an elegant way of AFM moments manipulation. In the second experimental part new materials for AFM spintronics are discussed, and one representative example, CuMnAs, is studied in detail. Characterization of bulk and epitaxial CuMnAs is presented and rst spintronic functionality is shown. Powered by TCPDF (www.tcpdf.org)
|
|
|
Optical response of magnetic materials
Wagenknecht, David ; Ostatnický, Tomáš (advisor)
David Wagenknecht: Abstract of a diploma thesis Optical response of magnetic materials, 2014 Magnetooptical properties of anisotropic semiconductors are studied to describe asymmetry of Ga1−xMnxAs, because theoretical calculations predict extraordinary behaviour of reflectivity. Analytical formulae to describe materials with non-diagonal permittivity are derived and they are used for the numerical calculations to describe the optical response of the samples available for the measurement. The transversal Kerr effect is calculated and it exhibits asymmetry in both rotation of the plane of polarization and ellipticity of circularly polarized light due to asymmetry in reflectivity. Moreover, longitudinal and polar magnetization are studied because of the influence on the observability of the phenomena. Results are not only used to discuss conditions, which must be satisfied to prove the asymmetry, but also the actual experimental setup is designed to prepare the measurement. 1
|
|
|
Superconductivity and Magnetism of Uranium Compounds
Vališka, Michal
This thesis studies the UCo1−xRuxGe system on the border of magnetic instabil- ity. Proper study of magnetic and transport properties of poly crystals with dif- ferent ruthenium content revealed complex change of these parameters through the series. UCoGe is a weak ferromagnet with TC ∼ 3 K and low magnetic moment 0.035 µB/f.u.. We observed rapid increase of these two quantities up to the con- centration of ruthenium of xmax ≈ 0.1. Background of this increase was studied on the single crystal grown by oating zone method. Polarized neutron diraction experiment performed on this single crystal with composition of UCo0.88Ru0.12Ge ex- plained strengthening of magnetism with a change of mutual orientation of magnetic moments on the uranium and cobalt site. Previously reported antiparallel alignment for the UCoGe is changed to the parallel orientation for the doped UCo0.88Ru0.12Ge when cobalt moment is reoriented. Strong anisotropy of the UCo0.88Ru0.12Ge projects to the temperature dependence of resistivity and to the thermal expansion proper- ties. This primal increase of TC and magnetic moment is followed by decrease when approaching the concentration xcr ≈ 0.31 where magnetic order disappears. Closer study of the critical exponents of temperature dependencies of resistivity, specic heat and the...
|
|
|
Elektronové vlastnosti sloučenin RPd5Al2
Zubáč, Jan ; Javorský, Pavel (advisor)
We have studied magnetic properties of the intermetallic NdPd5Al2 com- pound by means of specific heat and magnetization measurements and neutron scattering. The compound crystallizes in the tetragonal I4/mmm space group with lattice parameters a =4.147 ˚A and c =14.865 ˚A, orders antiferromagnet- ically below TN =1.3 K and presents large magnetocrystalline anisotropy due to the crystal-field effects. The obtained magnetic phase diagram is charac- terized by two distinct magnetically ordered phases similarly to structurally re- lated tetragonal RTX5 and R2TX8 compounds. The zero-field antiferromagnetic phase is characterized by the propagation vector k = (1 2 00) and antiferromag- netic coupling of Nd moments along the teragonal c-axis with the amplitude of magnetic moments of 2.22 µB/Nd as was revealed by neutron diffraction. The transition from the paramagnetic to magnetically ordered in zero field is the first-order phase transition. The CF excitations in NdPd5Al2 were detected by means of INS at 3.0 meV, 7.4 meV, 8.6 meV and 17.1 meV. We further compare our findings about CF in NdPd5Al2 obtained from INS, susceptibility analysis and first-principles calculations and confront them with the experimental mag- netization and magnetic specific heat data. Our results will be also discussed with respect to related...
|
|
|
Static and dynamic properties of nanostructured magnetic materials
Vaňatka, Marek ; Wintz, Sebastian (referee) ; Dijken, Sebastiaan van (referee) ; Urbánek, Michal (advisor)
Magnetické materiály a z nich vyrobené nanostruktury jsou v průběhu posledních let studovány pro jejich aplikace v např. záznamových médiích a logických obvodech. Tato práce navazuje na náš předchozí výzkum tohoto oboru s hlavním zaměřením na statické a dynamické vlastnosti nanostrukturovaných magnetických materiálů, jako například NiFe, CoFeB a YIG. Práce začíná teoretickým úvodem s popisem mikromagnetických systémů, dynamiky magnetických vortexů, feromagnetické rezonance (FMR) a spinových vln včetně jejich disperzních vlastností. Následuje popis použitých experimentálních metod a první experimentální část zabývající se nukleačním procesem magnetického vortexu, jinými slovy procesem transformace ze saturovaného stavu do spinové konfigurace magnetického vortexu v průběhu snižování magnetického pole. Jsou použity mikroskopické metody zobrazující magnetickou strukturu materiálu, jmenovitě Lorentzova transmisní elektronová mikroskopie a rentgenová transmisní mikroskopie. Výsledky jsou poté korelovány s měřením elektrické odezvy pomocí jevu anizotropní magnetorezistence. Výhodou elektrických měření je, že plně elektrická detekce dovoluje použití tohoto systému v uzavřených systémech integrovaných obvodů. Výsledky oblasti nukleací magnetických vortexů ukazují, že při tomto procesu prochází magnetizace v nano- a mikrometrových magnetických discích několika fázemi s růsnými typy spinových konfigurací nazvaných nukleační stavy. Dále je představeno měření magnetických materiálů pomocí vektorového síťového analyzátoru (VNA), což je aplikováno na měření resonance magnetických vortexů (určení gyrotropické frekvence a měření vysokofrekvenčních módů), feromagnetické rezonance tenkých vrstev (získání základních magnetických materiálových parametrů) a spektroskopii spinových vln. Právě spektroskopie spinových vlna je rozvinuta za účelem měření disperzních relací tenkých magnetických vrstev, což je základní charakteristika, jejíž znalost je důležitá v návrhu aplikací. Nakonec je představeno anténní zařízení, díky kterému lze oddělit magnetické buzení od vzorku samotného bez nutnosti absolvovat proces elektronové litorafie, což je zapotřebí v klasickém přístupu antény na vzorku a kontaktování vysokofrekvenční sondou. Toto zařízení se skládá ze skleněného kantilívru, na kterém je vyrobena budící anténa, konektoru a spojovacího prvku v podobě plošného spoje. Celé zařízení je díky umístění na x-y-z stolek s náklonem pozicovatelné a lze tedy měřit v jakémkoliv místě vzorku. Umístění antény na sklo umožňuje navigaci pomocí mikroskopu a optické měření, např. metodou Brillouinova světelného rozptylu (BLS) nebo Kerrova jevu.
|
|
|
Dynamic analysis and prototyping of coilgun
Militký, Ondřej ; Musil, Filip (referee) ; Rubeš, Ondřej (advisor)
This thesis deals with the description of the Gaussian rifle principle. It describes the physical principle, on which the device works, the design of the structure and its advantages and limitations. Furthermore, a computational model is created in the Matlab Simulink environment, which simulates the behavior of a projectile during a shot. Based on this model, a prototype Gaussian rifle is designed and constructed. The prototype is then tested and compared with a computational model to determine the overall effectiveness of the created rifle.
|
|
|
Metastable iron thin films for magnetic metamaterials
Holobrádek, Jakub ; Man, Ondřej (referee) ; Urbánek, Michal (advisor)
Magnetické nanostruktury mají zajímavé vlastnosti, které umožňují jejich aplikace v základním výzkumu i průmyslu. Jednou z těchto vědeckých disciplín je i magnonika - výzkumný obor, který se zabývá fyzikou spinových vln, které lze použít v nediskrétních výpočtech s nízkými ztrátami energie. Výroba magnetických struktur fokusovaným iontovým svazkem (FIB) je alternativní metoda k běžně používaným litografickým metodám. Materiál použitý v této práci - metastabilní železo - je schopen při ozáření iontovým svazkem podstoupit fázovou transformaci z paramagnetické plošně centrované kubické krystalové struktury na feromagnetickou fázi s prostorově centrovanou kubickou krystalovou strukturou. Jednou z vlastností, která ovlivňuje šíření spinových vlny, je magnetická anizotropie. Tato práce představuje vliv depozičních podmínek v ultra vysokém vakuu během přípravy metastabilní železné vrstvy na magnetickou anizotropii struktur vytvořených pomocí FIB do tohoto filmu. Dále prezentujeme souvislosti mezi parametry FIB, krystalografickými vlastnostmi výsledných struktur a jejich magnetickou anizotropií.
|
guest ::
