|
|
Theory of spin-dependent transport in magnetic solids
Wagenknecht, David ; Turek, Ilja (vedoucí práce) ; Minár, Ján (oponent) ; Šipr, Ondřej (oponent)
dizertační práce Teorie spinově závislého transportu v magnetických pevných látkách David Wagenknecht Katedra fyziky kondenzovaných látek, Matematicko-fyzikální fakulta, Univerzita Karlova 2019 Teoretický a ab initio popis skutečného chování materiálů je náročný a často je zanedbávána kombinace různých rozptylových mechanismů nebo jevy související s teplotou. A to i přesto, že reálné experimentální vzorky obsahují nečistoty a nová elektronika musí fungovat při nenulových teplotách. Abychom se s tímto vypořádali, věnujeme se v dizertaci " alloy analogy" modelu a jeho začlenění do plně relativistických výpočetních kódů založených na " tight-binding linear-muffin-tin orbital" metodě s koherentní potenciálovou aproximací. Díky spolehlivosti a numerické efektivitě našeho přístupu z prvních principů s ním následně studujeme objemové pevné látky a jejich spintronické aplikace. Sjednocený popis fononů, magnonů a chemických příměsí vede na shodu s literaturou pro teplotně závislý elektrický transport (podélná vodivost a anomální Hallův jev) a rozptylové mechanismy jsou vysvětleny na základě elektronové struktury. Získané výsledky jsou využity pro identifikaci defektů v reálných vzorcích, navíc...
|
|
|
Optical and magneto-optical spectroscopy of materials with antiferromagnetic interaction
Križanová, Katarína ; Zázvorka, Jakub (vedoucí práce) ; Čermák, Petr (oponent)
Název práce: Optická a magnetooptická spektroskopia materiálov s antifero- magnetickou interakciou Autor: Bc. Katarína Križanová Katedra: Fyzikální ústav UK Vedoucí diplomové práce: RNDr. Jakub Zázvorka, Ph.D., Fyzikální ústav UK Abstrakt: Jedným z ciel'ov výskumu v oblasti spintroniky je dosiahnutie účinnej vonkajšej kontroly magnetických momentov. Nekolineárne antiferomagnety v antiperovskitej štruktúre, povedzme Mn3NiN, vykazujú piezomagnetický jav. Vd'aka tomuto javu nachádzame využitel'nost' spomínaných materiálov. Bez pnutia vykazujú tieto materiály nulový celkový magnetický moment. Nerovnakost' mriežkovej konštanty medzi tenkou vrstvou a substrátom, na kto- rom je nanesený tenký film, vedie ku pnutiu vo vzorke a je možné zaznamenat' celkový nenulový magnetický moment. Spektroskopia magneto-optického Kerrovho javu sa využíva pri štúdiu neko- lineárnych magnetických tenkých vrstiev. Štúdium javu pre dva rôzne substráty s vznikajúcim opačným smerom pnutia, ktoré ovplyvní i magnetické usporiada- nie antiperovskitov je robené s ohl'adom na teplotu vzorky. Výsledky preukazujú porovnatel'né spektrálne závislosti s opačným znamienkom Kerrovho javu, čo je spôsobené opačným smerom celkových magnetických momentov. Elipsometrické...
|
|
|
Spin dynamics in GaAs-based semiconductor structures
Schmoranzerová, Eva ; Němec, Petr (vedoucí práce) ; Postava, Kamil (oponent) ; Kužel, Petr (oponent)
Tato práce se zabývá studiem spinové dynamiky v polovodičových systémech vhodných pro spintroniku, které jsou založeny na polovidiči galium arsenid (GaAs). Pomocí metod ultrarychlé laserové spektroskopie a transporního měření jsme zkoumali dva typy modelových polovodičových struktur. Ve feromagnetickém polovodiči (Ga,Mn)As jsme se zabývali laserem vyvolanou precesí magnetizace. Zjistili jsme, že původem této precese může být nejen přenos energie z laserových pulsů, ale také přenos úhlového momentu z kruhově polarizovaného světla na elektrony a následně na magnetické momenty. Tento optický "spin transfer torque" je zcela novým jevem pozorovaným poprvé v rámci této práce. Dále jsme ukázali možnost kontroly precese magnetizace vyvolané přenosem energie, a to jak čistě opticky, tak elektricky za použití piezo měničů. V oblasti čistě nemagnetické spintoniky jsme studovali nízkodimenzionální struktury založené na GaAs/AlGaAs kvantových jámách se speciálním typem spin orbitální (SO) vazby, které vykazují Hallův jev související s injecí spinově polarizovaných nosičů (SIHE) . Tyto struktury byly litograficky zpracovány do formy dvojdimenzionální planární fotodiody. V našich experimentech jsme dokázali přímo elektricky detekovat precesi spinových momentů elektronů v SO poli, což je rozšířením původního...
|
|
|
Theoretical Investigation of Low-dimensional Magnetic Materials
Li, Shuo ; Grajciar, Lukáš (vedoucí práce) ; Frauenheim, Thomas (oponent) ; Jelínek, Pavel (oponent)
Nízkorozměrné struktury, jako například grafen, dvourozměrné chalkogenidy tranzitních kovů či jednorozměrná vlákna chalkogenidů, jsou atraktivní pro jejich potenciální aplikace ve spintronice a valleytronice a to právě kvůli vlastnostem vyplývajícím z nízkorozměrné struktury. Novékoncepce v elektronice a spintronice se opírají o využití jednorozměrných (1D) a dvourozměrných (2D) struktur. Většina 1D a 2D struktur není magnetická, což představuje významnou překážku k přímočarým aplikacím ve spintronice. Je proto pochopitelné, že objevování nových nízkorozměrných magnetických struktur je velkou výzvou současné materiální chemie a fyziky. Velkou výzvou je rovněž valleytronika, která přináší nové možnosti ukládáníinformací. Předmětem předkládané práce je teoretické studium magnetických a elektronických vlastnostínízkodimenzionálních struktur. Geometrické, elektronickéa magnetickévlastnosti několika tříd 2D a 1D materiálů byly zkoumány pomocímetod funkcionálu hustoty (DFT). V práci je popsána řada nových materiálů s širokou škálou magnetických vlastností a ukazuje na možné způsoby jejich budoucího využití. Mez popisované materiály patří 2D MXeny, 1D nanovlákna tetrasulfidu vanadu a 2D nesymetricky substituované(Janus) dichalkogenidy, které všechny vykazují parametry požadované k aplikacím ve...
|
|
|
Theoretical Study of Magnetic Anisotropy in MgO-based Magnetic Tunnel Junctions
Vojáček, Libor ; Li,, Jing (oponent) ; Chshiev,, Mairbek (vedoucí práce)
A magnetic tunnel junction (MTJ) is a spintronic device commercially used in highly sensitive hard disk drive reading heads. Since 2007 it has helped to sustain the exponential increase in the magnetic storage density. Moreover, it also became the building block of the fast, durable, power-efficient, and non-volatile magnetic random-access memory (MRAM). Just like reading heads, this new type of solid-state memory uses MTJs based on crystalline magnesium oxide (MgO) along with 3d metallic magnetic elements (Fe and Co). Strong magnetic anisotropy in the direction perpendicular to the metal|MgO interface is needed to provide long-term thermal memory stability as the device is downscaled. This work will analyze the magnetocrystalline anisotropy (MCA) of body-centered cubic Fe, Co, and Ni on MgO using ab initio simulations. Numerical code will be developed to calculate the shape anisotropy, crucial to consider in addition to MCA, because together they add up to the effective anisotropy. Finally, a calculation of MCA based on the second-order perturbation theory will be implemented. This will enable us to link the observed anisotropic properties directly to the system’s electronic structure (the band structure and density of states).
|
|
|
Nanostructures and Materials for Antiferromagnetic Spintronics
Reichlová, Helena ; Novák, Vít (vedoucí práce)
Název práce: Nanostruktury a materiály pro antiferromagnetickou spintroniku Autor: Mgr. Helena Reichlová Katedra: Fyzikální ústav AV ČR Vedoucí disertační práce: Ing. Vít Novák, CSc., Fyzikální ústav AV ČR Abstrakt: Předmětem této práce jsou dva problémy antiferomagnetické (AFM) spintroniky: manipulace antiferomagneticky uspořádaných momentů a vývoj nových materiálů kombinujících AFM a polovodičové vlastnosti. Jsou prezentovány tři různé metody umožňující manipulaci AFM spinu. První metoda, založena na výměnné interakci na AFM/FM rozhraní, silně závisí na tloušťce AFM a teplotě. Systematicky studujme tyto dva parametry a definujeme podmínky, kdy dochází k manipulaci AFM momentů. Druhou metodou, chlazením AFM v magnetickém poli pod kritickou teplotu, jsme ověřili koncept spintronické součástky založené pouze na AFM (neobsahující FM). Poslední studovaná metoda je založena na proudově indukovaných efektech v nanostrukturách obsahujících AFM. Systematickým studiem vzorku s a bez AFM vrstvy jsme demonstrovali schopnost AFM momentů absorbovat proudově indukovanou torzi. Tato metoda nespoléhá ani na FM ani na chlazení v magnetickém poli a nabízí tak elegantní řešení manipulace AFM momentů. V druhé experimentální části jsou diskutovány nové materiály pro AFM spintroniku a jeden konkrétní příklad, CuMnAs, je...
|
|
|
Dynamika spinové polarizace v polovodičích
Janda, Tomáš
V této práci se zabýváme studiem ultrarychlé laserem indukované dyna- miky magnetizace ve vzorcích feromagnetického polovodiče Ga1−xMnxAs s nominální koncentrací Mn v rozsahu x = 0,015-0,14. K získání informací o pohybu magnetizace využíváme magnetooptické jevy PKE a MLD v časově rozlišeném experimentu exci- tace a sondování. Důkladná analýza magnetooptického signálu nám umožňuje oddělit příspěvky vlivem úhlového pohybu magnetizace od demagnetizace a zpětně tak re- konstruovat 3D pohyb vektoru magnetizace bez jakéhokoliv numerického modelování. Nejprve je vysvětlen princip této experimentální metody a její použití je ilustrováno na měřeném magnetooptickém signálu. Následně je studován úhlový pohyb vektoru magnetizace a jeho závislost na vnějším magnetickém poli, intenzitě excitace a kon- centraci Mn ve vzorku. Zvlášt' je přitom studována dynamika magnetizace závislá a nezávislá na helicitě excitačních pulzů. V případě demagnetizace jsme díky použité experimentální metodě byli schopni studovat nejen intenzitní závislost a závislost na koncentraci Mn, ale rovněž závislost na velikosti magnetického pole, která dosud nebyla v odborné literatuře publikována.
|
|
|
Optical and magneto-optical spectroscopy of materials with antiferromagnetic interaction
Križanová, Katarína ; Zázvorka, Jakub (vedoucí práce) ; Čermák, Petr (oponent)
Název práce: Optická a magnetooptická spektroskopia materiálov s antifero- magnetickou interakciou Autor: Bc. Katarína Križanová Katedra: Fyzikální ústav UK Vedoucí diplomové práce: RNDr. Jakub Zázvorka, Ph.D., Fyzikální ústav UK Abstrakt: Jedným z ciel'ov výskumu v oblasti spintroniky je dosiahnutie účinnej vonkajšej kontroly magnetických momentov. Nekolineárne antiferomagnety v antiperovskitej štruktúre, povedzme Mn3NiN, vykazujú piezomagnetický jav. Vd'aka tomuto javu nachádzame využitel'nost' spomínaných materiálov. Bez pnutia vykazujú tieto materiály nulový celkový magnetický moment. Nerovnakost' mriežkovej konštanty medzi tenkou vrstvou a substrátom, na kto- rom je nanesený tenký film, vedie ku pnutiu vo vzorke a je možné zaznamenat' celkový nenulový magnetický moment. Spektroskopia magneto-optického Kerrovho javu sa využíva pri štúdiu neko- lineárnych magnetických tenkých vrstiev. Štúdium javu pre dva rôzne substráty s vznikajúcim opačným smerom pnutia, ktoré ovplyvní i magnetické usporiada- nie antiperovskitov je robené s ohl'adom na teplotu vzorky. Výsledky preukazujú porovnatel'né spektrálne závislosti s opačným znamienkom Kerrovho javu, čo je spôsobené opačným smerom celkových magnetických momentov. Elipsometrické...
|
|
|
Studium terahertzového záření emitovaného pomocí spintronických jevů
Jechumtál, Jiří ; Nádvorník, Lukáš (vedoucí práce) ; Kašpar, Zdeněk (oponent)
Efektivní emise pikosekundových terahertzových (THz) pulzů využitím optických fem- tosekundových pulzů je základem THz spektroskopie v časové doméně. Nedávné studie ukázaly, že ultrarychlá optická excitace tenkých kovových magnetických multivrstev vede k efektivní emisi THz pulzů pomocí konverze spinového proudu na elektrický proud. Tato práce se zaměřuje na určení absolutní emise a efektivity konverze spintronických emitorů od několika producentů. Ze srovnání plyne, že lze dosáhnout efektivity srovnatelné s vysoce optimalizovanými spintronickými emitory využitím růstových možností v rámci Matematicko-fyzikální fakulty UK. Práce zároveň demonstruje výrazný vliv kvality roz- hraní na propustnost ultrarychlých spinových proudů. Na závislosti emise na fluenci op- tické excitace je pozorován saturační efekt, který definuje vhodné podmínky excitace pro škálování THz emise do vyšších elektrických polí. Pozorovaná spektrální závislost emise na fluenci doplňuje diskuzi o podstatě vzniku ultrarychlých spinových proudů. 1
|
|
|
Theory of spin-dependent transport in magnetic solids
Wagenknecht, David ; Turek, Ilja (vedoucí práce) ; Minár, Ján (oponent) ; Šipr, Ondřej (oponent)
dizertační práce Teorie spinově závislého transportu v magnetických pevných látkách David Wagenknecht Katedra fyziky kondenzovaných látek, Matematicko-fyzikální fakulta, Univerzita Karlova 2019 Teoretický a ab initio popis skutečného chování materiálů je náročný a často je zanedbávána kombinace různých rozptylových mechanismů nebo jevy související s teplotou. A to i přesto, že reálné experimentální vzorky obsahují nečistoty a nová elektronika musí fungovat při nenulových teplotách. Abychom se s tímto vypořádali, věnujeme se v dizertaci " alloy analogy" modelu a jeho začlenění do plně relativistických výpočetních kódů založených na " tight-binding linear-muffin-tin orbital" metodě s koherentní potenciálovou aproximací. Díky spolehlivosti a numerické efektivitě našeho přístupu z prvních principů s ním následně studujeme objemové pevné látky a jejich spintronické aplikace. Sjednocený popis fononů, magnonů a chemických příměsí vede na shodu s literaturou pro teplotně závislý elektrický transport (podélná vodivost a anomální Hallův jev) a rozptylové mechanismy jsou vysvětleny na základě elektronové struktury. Získané výsledky jsou využity pro identifikaci defektů v reálných vzorcích, navíc...
|
host ::
RSS.