|
|
Epitaxial growth and characterization of metamagnetic nanoparticles for biomedical applications
Motyčková, Lucie ; Gröger,, Roman (referee) ; Arregi Uribeetxebarria, Jon Ander (advisor)
Magnetické nanočástice představují perspektivní prostředek pro široké množství biomedicínských aplikací v neustále se rozvíjejících oblastech diagnostiky a léčebné terapie. Využití magnetických nanočástic z metamagnetických materiálů by mohlo poskytnout výrazný přínos například z hlediska zlepšení ovladatelnosti biologických subjektů uvnitř lidského těla. Tato práce se zabývá růstovými mechanismy a magnetickými vlastnostmi nanočástic ze slitiny železa s rhodiem (FeRh) ukotvených na substrátu MgO. Slitina FeRh byla vybrána pro její specifickou fázovou přeměnu z antiferomagnetické do feromagnetické fáze nastávající v blízkosti pokojové teploty, což umožňuje ovládání magnetických vlastností nanočástic v teplotním rozsahu blízkém lidskému tělu. Prezentované nanostruktury jsou vyráběny magnetronovým naprašováním využívajícím přístup samouspořádání “bottom–up”. Morfologie a magnetické chování připravených nanostruktur jsou vyšetřovány pomocí mikroskopie atomových a magnetických sil, které umožňují získat prostorové rozložení feromagnetických a antiferomagnetických domén v jednotlivých nanoostrůvcích.
|
|
|
Ultrafast laser spectroscopy of antiferromagnets
Saidl, Vít ; Němec, Petr (advisor) ; Kužel, Petr (referee) ; Hamrle, Jaroslav (referee)
This work is dedicated to the study of two antiferromagnetic materials that are suitable for use in spintronic devices. In series of FeRh samples we studied the transition temperature between the antiferromagnetic and ferromagnetic phases. We developed a method based on material optical response for a quick determination of this temperature, which enabled us to study with a spatial resolution of 1 μm a magnetic inhomogeneity of prepared samples.We also developed a method for a determination of the Néel temperature and the magnetization easy axis position in thin films prepared from compensated antiferromagnetic metal. We successfully applied this method on an uniaxial sample of CuMnAs and we discussed its applicability for a research of samples with a biaxial magnetic anisotropy.
|
|
|
Magneto-optical imaging and analysis of magnetic domain microstructures
Molnár, Tomáš ; Wojewoda, Ondřej (referee) ; Arregi Uribeetxebarria, Jon Ander (advisor)
Magnetooptické jevy popisují interakci polarizovaného světla s magnetizovaným médiem. I když byla objevena téměř před dvěma stoletími, díky své vysoké citlivosti a všestrannosti je magnetooptika široce využívaným nástrojem pro magnetickou charakterizaci. Například umožňuje vizualizaci doménové struktury v magnetických strukturách pomocí širokoúhlého magnetooptického mikroskopu. Většina výzkumných prací v této oblasti využívá jevů lineárních v magnetizaci k zobrazování domén ve feromagnetických materiálech, kde se měří optický kontrast pro oblasti s opačnou orientací magnetizace. Nedávno bylo prokázáno, že i antiferomagnetické materiály lze studovat pomocí kvadratických magnetooptických jevů (Voigtův jev), což umožňuje vizualizovat oblasti s různou orientací spinové osy. V této práci jsme provedli základní studii magnetických tenkých vrstev a mikrostruktur pomocí magnetooptické mikroskopie s využitím lineárních a kvadratických efektů. Současně byly interpretovány konfigurace magnetizace spojitých a strukturovaných magnetických tenkých vrstev v mikroskopickém měřítku s využitím metod zpracovávání obrazu vyvinutých v této práci, vedoucím ke kvantitativní vektorové magnetometrii. Nakonec, byla provedena studie koexistence feromagnetických a antiferomagnetických fázových domén v FeRh užitím magnetooptické mikroskopie.
|
|
|
Correlated probe and electron microscopy for the study of modern magnetic nanomaterials
Novotný, Ondřej ; Flajšman, Lukáš (referee) ; Pavera, Michal (advisor)
High pressure on the development of new magnetic materials and their miniaturization also emphasizes the development of new analytical techniques. This diploma thesis deals with the development and demonstration of correlated magnetic force and electron microscopy, which is a promising tool for the characterization of magnetic nanomaterials. The first part of this thesis describes the fundamental physics of micromagnetism with a focus on cylindrical nanofibers. The following pages describe optic, probe, electron, and synchrotron methods for mapping the magnetic properties of materials. The next part describes magnetic domain wall motion in cylindrical nanowires performed as a part of a more extensive material study. The last part of the thesis describes the development of correlated magnetic force and electron microscopy on LiteScope device. A production of magnetic probes was designed and successfully tested. Probes were fabricated by focused electron beam-induced deposition from the Co2(CO)8 precursor. Further, the developed correlated microscopy is demonstrated on a multilayer PtCo sample, magnetic cylindrical nanofibers, NiFe vortex structures, and FeRh metamagnetic nano-islands.
|
|
|
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.
|
|
|
Imaging of metamagnetic thin films using TEM
Hajduček, Jan ; Buršík,, Jiří (referee) ; Uhlíř, Vojtěch (advisor)
Komplexní magnetické materiály v nanoměřítku mají své nezastupitelné místo v moderních zařízeních, jako jsou digitální paměti nebo senzory. Moderní technologické procesy vyžadují porozumění a možnost kontroly moderních magnetických materiálů až na atomární úrovni. Jednou z možných cest je magnetická analýza za použití transmisní elektronové mikroskopie (TEM), která je unikátní díky možnosti zobrazování až v subatomárním měřítku. Tato práce popisuje možnosti zobrazování metamagnetických materiálů metodou TEM. Tyto materiály se vyznačují možností stabilizace více magnetických uspořádání najednou za daných vnějších podmínek. Modelovým systémem pro popis zobrazovacích možností metody TEM byly zvoleny tenké vrstvy metamagnetické slitiny FeRh. Tento materiál prochází při zahřívání fázovou přeměnou z antiferomagnetické do feromagnetické fáze. Podrobně jsou rozebrány procesy výroby vzorků, což je zásadní pro úspěšnou TEM analýzu. Pro magnetické zobrazování vzorků v TEMu je využita technika diferenciálního fázového kontrastu (DPC), umožňující přímé mapování rozložení magnetické indukce ve vzorku. Důsledně je diskutován vznik signálu v DPC, což je nezbytné pro porozumění a analýzu výsledných dat. FeRh vrstvy jsou podrobeny analýze struktury, chemického složení a především magnetických vlastností obou magnetických fází. Závěrem je představen proces přímého ohřevu metamagnetických vrstev v TEMu.
|
|
|
Laser spectroscopy of materials for spintronics
Brajer, Martin ; Němec, Petr (advisor)
In these diploma thesis magnetically ordered materials are studied with the prospect of their application in spintronics. Specifically, we investigated metallic alloy FeRh, which undergoes a magnetic phase transition from antife- romagnetic phase to feromagnetic one around 100◦ C. This phenomenon can be readily used in memory devices. Laser spectroscopy is used as a nondestructive method without need of any electrical contacts. Magnetic properties of FeRh are studied by magnetooptical effects including quadratic magnetic linear dichroism. The measured polarization rotations are of the order of miliradians, therefore, the detection is realized by an optical bridge. At first, we concentrated on discrimina- ting of various magnetooptical effects from each other. The second part is focused on the phase transition induced by different means. Firstly, by heating the whole sample, secondly by illuminating the sample locally by continuous laser.
|
|
|
Laser spectroscopy of materials for spintronics
Brajer, Martin ; Němec, Petr (advisor)
In these diploma thesis magnetically ordered materials are studied with the prospect of their application in spintronics. Specifically, we investigated metallic alloy FeRh, which undergoes a magnetic phase transition from antife- romagnetic phase to feromagnetic one around 100◦ C. This phenomenon can be readily used in memory devices. Laser spectroscopy is used as a nondestructive method without need of any electrical contacts. Magnetic properties of FeRh are studied by magnetooptical effects including quadratic magnetic linear dichroism. The measured polarization rotations are of the order of miliradians, therefore, the detection is realized by an optical bridge. At first, we concentrated on discrimina- ting of various magnetooptical effects from each other. The second part is focused on the phase transition induced by different means. Firstly, by heating the whole sample, secondly by illuminating the sample locally by continuous laser.
|
|
|
Magnetic properties of self-assembled FeRh nanomagnets
Motyčková, Lucie ; Fruchart, Olivier (referee) ; Arregi Uribeetxebarria, Jon Ander (advisor)
Magnetické nanočástice a nanostrukturované materiály jsou velkým příslibem v mnoha oblastech, včetně biomedicíny, sanace životního prostředí nebo získávání energie. Proto neustále roste zájem o výzkum jejich jedinečných vlastností a vývoj uskutečnitelných výrobních postupů. Tato práce se zabývá metodou samouspořádávání, spočívající v povrchové precipitaci tenkých vrstev, za účelem výroby epitaxních polí nanoostrůvků ze slitiny FeRh na různých monokrystalických substrátech. Při tomto výrobním postupu zůstává zachována metamagnetická fázová přeměna nanoostrůvků. Morfologie a magnetické vlastnosti samouspořádaných nanomagnetů z FeRh jsou charakterizovány kombinací experimentálních technik a modelování, přičemž bylo zjištěno, že jejich rovnovážné tvary a magnetické uspořádání jsou navzájem propojeny. Kromě toho je navržena cesta pro získání volných nanočástic, která by mohla potenciálně umožnit využití metamagnetických nanostruktur v buněčných kulturách a biomedicíně obecně. Za tímto účelem jsou nanoostrůvky FeRh uvolňovány ze substrátu chemickým leptáním. Chování nanočástic a jejich reakce na teplotu a magnetické pole jsou studovány v kapalném prostředí. Metamagnetické vlastnosti separovaných nanočástic jsou charakterizovány pomocí vibrační magnetometrie.
|
|
|
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 ::
