|
|
Spin wave propagation in structures with locally modified magnetic anisotropy
Roučka, Václav ; Flajšman, Lukáš (referee) ; Urbánek, Michal (advisor)
Zařízení založená na spinových vlnách mají potenciál být využita ve výpočetní technice s nízkou spotřebou energie. Pro úspěšné využití je samozřejmě potřeba spojit více takových zařízení na jednom čipu, součástí čehož musí být zatáčení spinových vln zahnutými vlnovody. Problém zatáčení spinových vln v dipolárně výměnném režimu zatím nebyl uspokojivě vyřešen, vyzkoušené přístupy vedly ke ztrátě intenzity a fázové koherence. V této diplomové práci jsme zkoumali dva systémy, které by mohly být využity k zatáčení spinových vln. Prvním z nich jsou tenké metastabilní vrstvy slitiny železa a niklu. Paramagnetická metastabilní fcc vrstva, která byla epitaxně narostena na substrátu z mědi, může být transformována do stabilní ferromagnetické bcc fáze pomocí fokusovaného iontového svazku. Tato technika nám dává prostorovou kontrolu nad transformačním procesem a strategie skenování svazkem nám dokonce umožňuje určit směr mangetické anisotropie. Magnetické vlastnosti struktur vytvořených touto metodou a lom spinových vln mezi doménami s odlišným směrem magnetické anisotropie byly změřeny pomocí mikroskopie Brillouinova rozptylu světla. Druhým zkoumaným systémem jsou zvlněné vlnovody, jejichž zvlnění indukuje magnetickou anisotropii. Zvlnění magnetické vrstvy je vytvořeno depozicí nemagnetických vlnek na substrátu indukovanou fokusovaným elektronovým svazkem a následnou depozicí magnetického materiálu. Byly vyrobeny různé návrhy zatočených zvlněných vlnovodů a změřili jsme šíření spinových vln jejich zatáčkami pomocí mikroskopie Brillouinova rozptylu světla. Využili jsme také mikromagnetické simulace pro získání hlubšího porozumění zkoumané problematiky a pro hledání vhodných návrhů experimentů.
|
|
|
Magnetic properties of materials based on metastable Fe-Ni thin films
Křižáková, Viola ; Uhlíř, Vojtěch (referee) ; Flajšman, Lukáš (advisor)
Metastable Fe78Ni22 thin films grown on Cu(100) substrates are known for their capability of structural and magnetic phase transition upon ion beam irradiation. This thesis focuses on characterization of magnetic properties of FeNi layers with the emphasis on their anisotropic behaviour. An analytical model describing magnetic anisotropies, in planar structures and thin films, and its modification for Fe78Ni22/Cu(100) system is described in the theoretical part. In the experimental part, the anisotropy of ion-beam-transformed FeNi structures is thoroughly studied. The transformed films and patterns exhibit four-fold magnetic anisotropy originating from bcc iron crystal structure. Further, the possibility of modification of the magnetic anisotropy type by selecting a proper focused ion beam scanning strategy during the transformation is demonstrated. In the last part of the thesis, the maximum achievable lateral resolution of focused ion beam transformed structures is explored and a prototypical magnonic crystal is prepared.
|
|
|
Magneto-optical investigation of spintronic materials
Vojáček, Libor ; Flajšman, Lukáš (referee) ; Arregi Uribeetxebarria, Jon Ander (advisor)
Magnetooptický Kerrův jev představuje užitečný nástroj pro zkoumání magnetických vlastností kovových povrchů. Jeho využití při měření procesu přepínání magnetizace vnějším magnetickým polem nám může poskytnout cennou informaci o magnetické anizotropii zkoumané látky. V předložené práci se zabýváme teoretickými aspekty procesu přepínání magnetizace a změny polarizace světla při odrazu od magnetických povrchů. Dále je popsána optická sestava založená na modulaci polarizace světla schopná měřit magnetooptické veličiny s vysokou citlivostí. Tento přístroj byl sestaven modifikací již existující, podobné optické sestavy. Funkčnost zařízení byla ověřena měřeními na tenkých magnetických vrstvách. Získaná data pomáhají odhalit vlastnosti tenkých metamagnetických vrstev z FeRh, materiálu s potenciálními aplikacemi pro spintroniku.
|
|
|
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.
|
|
|
Magnetic and magnetoelastic properties of f-d intermetallics with high content of 3d-metal
Gorbunov, Denis ; Andreev, Alexander (advisor) ; Kamarád, Jiří (referee) ; Svoboda, Pavel (referee)
Fundamental magnetic properties have been studied in RFexAl12-x (R - heavy rare-earth element) compounds with the tetragonal crystal structure of the ThMn12 type. In the homogeneity range 4 ≤ x ≤ 6, exchange interactions and magnetocrystalline anisotropy of the Fe sublattice are significantly modified as found in LuFexAl12-x with non-magnetic Lu. With increasing Fe content, antiferromagnetic exchange interactions weaken and ferromagnetic strengthen. The change of the type of magnetic ordering occurs in the vicinity of x = 5. The Fe sublattice displays an easy-plane magnetic anisotropy that weakens with growing Fe concentration. RFe5Al7 compounds with magnetic R are highly anisotropic ferrimagnets with Curie temperatures from 193 to 262 K. Spontaneous and field-induced magnetic phase transitions of anisotropic and exchange nature have been found in RFe5Al7 by measurements of magnetization and sound propagation. The transitions provide quantitative information on the R-Fe inter-sublattice exchange. A correlation between the R element and the fundamental magnetic properties has been found for RFe5Al7. The Fe magnetic moment is near 8 µB per formula unit. The compounds with R - Tb, Dy, Ho and Er have a compensation of the rare- earth and iron sublattice magnetizations. The compensation point and Curie...
|
|
|
Magnetic anisotropies in (Ga,Mn)As and metallic multilayers with strong spin-orbit coupling
Zemen, Jan ; Jungwirth, Tomáš (advisor) ; Diviš, Martin (referee) ; Šob, Mojmír (referee)
The thesis presents a numerical study of magnetocrystalline anisotropies in dilute ferromagnetic semiconductors and transition metal systems intended to advance the current understanding of the microscopic origins of this relativistic effect and to contribute to the development of spintronic devices with new functionalities. The major part of the work surveys magnetocrystalline anisotropies in (Ga,Mn)As epilayers and compares the calculations to available experimental data. Our model is based on an envelope function description of the valence band holes and a spin representation for their kinetic-exchange interaction with localised electrons on Mn2+ ions, treated in the mean-field approximation. For epilayers with growth induced lattice-matching strains we study in-plane to out-of-plane easy axis reorientations as a function of Mn local-moment concentration, hole concentration, and temperature. Next we focus on the competition of in-plane cubic and uniaxial anisotropies. We add an in-plane shear strain to the effective Hamiltonian in order to capture measured data in bare, unpatterned epilayers, and we provide microscopic justification for this approach. The model is then extended by an in-plane uniaxial strain and used to directly describe experiments with magnetisation direction controlled by...
|
|
|
Spin wave propagation in structures with locally modified magnetic anisotropy
Roučka, Václav ; Flajšman, Lukáš (referee) ; Urbánek, Michal (advisor)
Zařízení založená na spinových vlnách mají potenciál být využita ve výpočetní technice s nízkou spotřebou energie. Pro úspěšné využití je samozřejmě potřeba spojit více takových zařízení na jednom čipu, součástí čehož musí být zatáčení spinových vln zahnutými vlnovody. Problém zatáčení spinových vln v dipolárně výměnném režimu zatím nebyl uspokojivě vyřešen, vyzkoušené přístupy vedly ke ztrátě intenzity a fázové koherence. V této diplomové práci jsme zkoumali dva systémy, které by mohly být využity k zatáčení spinových vln. Prvním z nich jsou tenké metastabilní vrstvy slitiny železa a niklu. Paramagnetická metastabilní fcc vrstva, která byla epitaxně narostena na substrátu z mědi, může být transformována do stabilní ferromagnetické bcc fáze pomocí fokusovaného iontového svazku. Tato technika nám dává prostorovou kontrolu nad transformačním procesem a strategie skenování svazkem nám dokonce umožňuje určit směr mangetické anisotropie. Magnetické vlastnosti struktur vytvořených touto metodou a lom spinových vln mezi doménami s odlišným směrem magnetické anisotropie byly změřeny pomocí mikroskopie Brillouinova rozptylu světla. Druhým zkoumaným systémem jsou zvlněné vlnovody, jejichž zvlnění indukuje magnetickou anisotropii. Zvlnění magnetické vrstvy je vytvořeno depozicí nemagnetických vlnek na substrátu indukovanou fokusovaným elektronovým svazkem a následnou depozicí magnetického materiálu. Byly vyrobeny různé návrhy zatočených zvlněných vlnovodů a změřili jsme šíření spinových vln jejich zatáčkami pomocí mikroskopie Brillouinova rozptylu světla. Využili jsme také mikromagnetické simulace pro získání hlubšího porozumění zkoumané problematiky a pro hledání vhodných návrhů experimentů.
|
|
|
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.
|
|
|
New binary refractory metal-Fe intermetallic compounds for hard magnet applications
Tchaplianka, Maxim ; Shick, Alexander
We investigate theoretically the electronic and magnetic structure of Fe2Hf. The density functional theory is used to calculate the magnetic moments on individual atoms, the total and projected densities of states, and the magnetic anisotropy energy. The Fe2Hf is found to be metallic and ferrimagnetic, with the magnetic moments of Fe and Hf atoms pointing in the opposite directions. The negative magnetic anisotropy, and the “in-plane” preferential direction of the magnetization are found as a result of theoretical calculations. Our study suggests that the chemical control of the magnetic anisotropy has to be investigated in order to evaluate the potential of Fe2Hf for the permanent magnet applications.\n
|
|
|
Magneto-optical study of antiferromagnetic materials for spintronics
Kubaščík, Peter ; Němec, Petr (advisor) ; Výborný, Karel (referee)
The main goal of this thesis was to develop an experimental technique for investigation of ferromagnetic and antiferromagnetic materials using magneto-optical effects that are quadratic in magnetization. Using a prototype of 2-dimensional electromagnet, which enables to rotate magnetic field of constant magnitude in the sample plane, we were able to study spectral dependences and anisotropies of corresponding magneto-optical coefficients. In ferromagnetic semiconductor GaMnAs we revealed that the anisotropy of Voigt effect magneto-optical coefficient is strongly wavelength dependent - this coefficient can be both isotropic and anisotropic. Very strong anisotropy of this coefficient was observed for metallic FeRh in a ferromagnetic state. Finally, a new method that can be used to measure Voigt effect in antiferromagnetic state of FeRh was demonstrated.
|
guest ::
