|
|
Study of magnonic crystals in a frequency domain
Turčan, Igor ; Hrabec, Aleš (referee) ; Urbánek, Michal (advisor)
Popis magnetodynamických vlastností nanomagnetů a nanostrukturovaných magnetických materiálů vyžaduje metody vhodné pro zkoumání typické časové odezvy těchto systémů, tj. v řádu nanosekund a méně. Nedostatek technik, vhodných právě pro charakterizaci v časové doméně, je spojen s možnostmi současné elektroniky. Další možný přístup, jak popsat vlastnosti nanomagnetů, je charakterizace ve frekvenční doméně v pásmu GHz. Nejrozšířenější technikou charakterizace ve frekvenční doméně je měření feromagnetické rezonance (FMR). Ze spekter FMR lze získat cenné informace o systému: parametr tlumení, saturační magnetizace atd. Metoda, kterou využíváme k detekci excitací spinových vln, má za cíl zjednodušení charakterizace. Využíváme termoelektrickou detekci spinových vln v magnetických drátech prostřednictvím anomálního Nernstova jevu. Metoda je založena na disipaci tepla uvnitř magnetické vrstvy v důsledku útlumu spinových vln, a proto dochází k vytvoření teplotního gradientu směrem k substrátu (kolmo k povrchu). To vede k vytvoření elektrického pole kolmého jak na teplotní gradient, tak na směr magnetizace. Napětí je obvykle v řádu V, proto může být měřeno obvyklým laboratorním vybavením. Navzdory své jednoduchosti poskytuje tato metoda velmi zajímavé výsledky a může být použita pro charakterizaci magnonických vlnovodů, magnonických metamateriálů, emitorů spinových vln a dalších zařízení, pracujících se spinovými vlnami.
|
|
|
Variable Field Magnetic Force Microscopy
Turčan, Igor ; Nováček, Zdeněk (referee) ; Urbánek, Michal (advisor)
The bachelor's thesis deals with magnetic force microscopy of permalloy discs in an external magnetic field. Main objectives of the thesis are design of an external magnetic field module, preparation of magnetic probes, fabrication of samples and the measurement itself. We prepared functional probes with various magnetic coatings. For the measurement in external magnetic field we fabricated probes with a~layer of magnetically hard Co and for the measurement without external magnetic field we used probes with a~layer of magnetically soft permalloy. Our probes are at least comparable with standard commercial probes. We observed the cores of magnetic vortices, using our home-coated probes with no external magnetic field and also in the external magnetic field. Further, we study the influence of the external magnetic field on nucleation of the cores of magnetic vortices. Experimental techniques used for fabrication and measurement of the samples are briefly summarized.
|
|
|
Effect of ion beam irradiation and annealing on magnetic properties of FeRh nanostructures
Zadorozhnii, Oleksii ; Turčan, Igor (referee) ; Staňo, Michal (advisor)
Fazový přechod prvního řádu z antiferomagnetického do feromagnetického stavu v Fe50Rh50 z něj činí vhodný materiál pro nové generace spinových elektronických zařízení s nízkou spotřebou. Tato práce se zabývá způsoby, jak lze teplotu fázového přechodu železo-rhodia (FeRh) lokálně ovlivnit pomocí fokusovaneho iontového svazku (FIB) a žíhání. FIB byl zvolen vzhledem k tomu, že slitina FeRh vykazuje magnetickou citlivost na stupeň jejího chemického uspořádání, což je charakteristické pro všechny slitiny feromagnetických a neferomagnetických kovů. Tepelné žíhaní umožňuje obnovení krystalografického uspořádání, a uvolnění mřižkových defektů a dislokací. Magnetické vzory byly vyrobeny za použití FIB na bázi galia a žíhány ve vakuu. Topografie a magnetické chování těchto iontově ozářených vzorů byly zkoumány pomocí mikroskopie atomárních a magnetických sil při různých teplotách, a ukázaly jasnou závislost mezi dávkou iontového záření a magnetickou odezvou ve stavu před a po žíhání.
|
|
|
Study of 3D modulated magnetic structures
Dočkalová, Lucie ; Staňo, Michal (referee) ; Turčan, Igor (advisor)
This bachelor’s thesis deals with an experimental preparation and static characterization of the magnetization of 3D modulated magnetic nanostructures. The aim of the thesis is to use innovative methods in nanofabrication to devise magnetic structures that exhibit properties that cannot be achieved by standard lithography methods. In the beginning, the reader is acquainted with the micromagnetism theory. Emphasis is put on a magnetic anisotropy. The preparation of the sample is described in the second part of the thesis, together with used techniques, such as electron-beam lithography (EBL) and focused electron beam induced deposition (FEBID), are stated. In the experimental part, Kerr microscopy is used for the evaluation of static magnetic responses of prepared 3D modulated magnetic structures. They are compared with static responses of planar magnetic structures. Besides other things, amplitudes of modulations are measured using an atomic force microscope (AFM), and the influence of amplitude on the induced magnetic anisotropy is evaluated. It is found out that prepared 3D modulations induced the uniaxial anisotropy field, which can influence a preferred direction of a vector of magnetization.
|
|
|
Design of the device for magnetodynamic characterization of magnetic materials and nanostructures
Roučka, Václav ; Vaňatka, Marek (referee) ; Turčan, Igor (advisor)
Further development of magnonics, the field of study dealing with the phenomenon of spin waves, is connected to the research of novel materials and structures with useful magnetodynamic properties. One of the possible experimental techniques used to quantify these properties is the measurement of ferromagnetic resonance using vector network analyzer. This experimental technique is being dealt with in the presented bachelor thesis. At the beginning we shortly introduce the theoretical foundations of magnetization dynamics and the propagation of electromagnetic waves in microwave circuits. Then we describe the individual devices of the experimental apparatus and its overall design. Function of the device is demonstrated on a measurement of ferromagnetic resonance of a permalloy sample. Acquired data is processed using the methods mentioned in this thesis and at the end we present the resulting magnetodynamic properties of permalloy.
|
|
|
Magnetism in curved geometries
Turčan, Igor ; Makarov, Denys (referee) ; Grundler, Dirk (referee) ; Urbánek, Michal (advisor)
V oblasti magnoniky, nového výzkumného oboru využívajícího fyziku spinových vln, roste zájem o vývoj funkčních zařízení s unikátními vlastnostmi . Hlavní překážkou pro budoucí generace výpočetní techniky založené na spinových vlnách je řízení toku spinových vln. Technická realizace je však u konvenčních přístupů velmi náročná, jelikož spoléhají na rovinné magnetické struktury, kde jsou magnetické vlastnosti dány výlučně vlastnostmi použitých materiálů. Vlastnosti jako jednoosá magnetická anizotropie tedy nelze přímo ovládat. Předkládaná dizertační práce využívá nový přístup k indukci efektivní magnetické interakce zakřivením systému. Jednoosá magnetická anizotropie, která je způsobena vlnitostí systému, je studována ve strukturách s modulovanými povrchy připravenými depozicí indukovanou elektronovým svazkem a elektronovou litografií. Potenciál lokální kontroly směru magnetizace pomocí přístupu 3D nanofabrikace je univerzální a lze jej použít s jakýmkoli běžně používaným magnetickým materiálem. Kromě toho je demonstrováno šíření spinových vln v Damonově-Eshbachově geometrii bez aplikace vnějšího magnetického pole ve vlnitých magnetických vlnovodech pomocí mikroskopie Brillouinova rozptylu světla. Rozšíření šířky píku feromagnetické rezonance a získání parametru tlumení je uvedeno pro rovinné a vlnité struktury. V poslední části práce je srovnáno měření délky šíření spinových vln ve vlnitých strukturách s měřením parametru tlumení a s analytickými výpočty. Snížení délky šíření spinových vln u vlnovodů s větší amplitudou modulace je spojeno se zvýšení parametru tlumení.
|
|
|
Study of 3D modulated magnetic structures
Dočkalová, Lucie ; Staňo, Michal (referee) ; Turčan, Igor (advisor)
This bachelor’s thesis deals with an experimental preparation and static characterization of the magnetization of 3D modulated magnetic nanostructures. The aim of the thesis is to use innovative methods in nanofabrication to devise magnetic structures that exhibit properties that cannot be achieved by standard lithography methods. In the beginning, the reader is acquainted with the micromagnetism theory. Emphasis is put on a magnetic anisotropy. The preparation of the sample is described in the second part of the thesis, together with used techniques, such as electron-beam lithography (EBL) and focused electron beam induced deposition (FEBID), are stated. In the experimental part, Kerr microscopy is used for the evaluation of static magnetic responses of prepared 3D modulated magnetic structures. They are compared with static responses of planar magnetic structures. Besides other things, amplitudes of modulations are measured using an atomic force microscope (AFM), and the influence of amplitude on the induced magnetic anisotropy is evaluated. It is found out that prepared 3D modulations induced the uniaxial anisotropy field, which can influence a preferred direction of a vector of magnetization.
|
|
|
Design of the device for magnetodynamic characterization of magnetic materials and nanostructures
Roučka, Václav ; Vaňatka, Marek (referee) ; Turčan, Igor (advisor)
Further development of magnonics, the field of study dealing with the phenomenon of spin waves, is connected to the research of novel materials and structures with useful magnetodynamic properties. One of the possible experimental techniques used to quantify these properties is the measurement of ferromagnetic resonance using vector network analyzer. This experimental technique is being dealt with in the presented bachelor thesis. At the beginning we shortly introduce the theoretical foundations of magnetization dynamics and the propagation of electromagnetic waves in microwave circuits. Then we describe the individual devices of the experimental apparatus and its overall design. Function of the device is demonstrated on a measurement of ferromagnetic resonance of a permalloy sample. Acquired data is processed using the methods mentioned in this thesis and at the end we present the resulting magnetodynamic properties of permalloy.
|
|
|
Effect of ion beam irradiation and annealing on magnetic properties of FeRh nanostructures
Zadorozhnii, Oleksii ; Turčan, Igor (referee) ; Staňo, Michal (advisor)
Fazový přechod prvního řádu z antiferomagnetického do feromagnetického stavu v Fe50Rh50 z něj činí vhodný materiál pro nové generace spinových elektronických zařízení s nízkou spotřebou. Tato práce se zabývá způsoby, jak lze teplotu fázového přechodu železo-rhodia (FeRh) lokálně ovlivnit pomocí fokusovaneho iontového svazku (FIB) a žíhání. FIB byl zvolen vzhledem k tomu, že slitina FeRh vykazuje magnetickou citlivost na stupeň jejího chemického uspořádání, což je charakteristické pro všechny slitiny feromagnetických a neferomagnetických kovů. Tepelné žíhaní umožňuje obnovení krystalografického uspořádání, a uvolnění mřižkových defektů a dislokací. Magnetické vzory byly vyrobeny za použití FIB na bázi galia a žíhány ve vakuu. Topografie a magnetické chování těchto iontově ozářených vzorů byly zkoumány pomocí mikroskopie atomárních a magnetických sil při různých teplotách, a ukázaly jasnou závislost mezi dávkou iontového záření a magnetickou odezvou ve stavu před a po žíhání.
|
|
|
Study of magnonic crystals in a frequency domain
Turčan, Igor ; Hrabec, Aleš (referee) ; Urbánek, Michal (advisor)
Popis magnetodynamických vlastností nanomagnetů a nanostrukturovaných magnetických materiálů vyžaduje metody vhodné pro zkoumání typické časové odezvy těchto systémů, tj. v řádu nanosekund a méně. Nedostatek technik, vhodných právě pro charakterizaci v časové doméně, je spojen s možnostmi současné elektroniky. Další možný přístup, jak popsat vlastnosti nanomagnetů, je charakterizace ve frekvenční doméně v pásmu GHz. Nejrozšířenější technikou charakterizace ve frekvenční doméně je měření feromagnetické rezonance (FMR). Ze spekter FMR lze získat cenné informace o systému: parametr tlumení, saturační magnetizace atd. Metoda, kterou využíváme k detekci excitací spinových vln, má za cíl zjednodušení charakterizace. Využíváme termoelektrickou detekci spinových vln v magnetických drátech prostřednictvím anomálního Nernstova jevu. Metoda je založena na disipaci tepla uvnitř magnetické vrstvy v důsledku útlumu spinových vln, a proto dochází k vytvoření teplotního gradientu směrem k substrátu (kolmo k povrchu). To vede k vytvoření elektrického pole kolmého jak na teplotní gradient, tak na směr magnetizace. Napětí je obvykle v řádu V, proto může být měřeno obvyklým laboratorním vybavením. Navzdory své jednoduchosti poskytuje tato metoda velmi zajímavé výsledky a může být použita pro charakterizaci magnonických vlnovodů, magnonických metamateriálů, emitorů spinových vln a dalších zařízení, pracujících se spinovými vlnami.
|
guest ::
