|
|
Magnetic arctic circle physics in an artificial square ice magnet
Ondříšková, Martina ; Lacour, Daniel (oponent) ; Rougemaille, Nicolas (vedoucí práce)
Under specific boundary conditions, the square ice model exhibits phase separation, with a disordered core and an ordered outer region, known as the ’arctic circle’ phenomenon. Inspired by recent experimental realizations using programmable lattices, we aim to observe and investigate these properties in a square lattice of interacting nanomagnets, achieving the domain wall boundary conditions (DWBC) necessary for the arctic circle and exploring their overall impact on the system. In this work, we will use magnetic force microscopy on lithographically fabricated arrays to directly observe the topological nature of the Coulomb phase and the monopole segregation mechanism. Employing an innovative approach, we will engineer the boundary conditions of the lattice through specific wiring of the nanomagnets at the edges. Our work will not only focus on the spin liquid nature of the disordered region within the arctic curve and monopole segregation by magnetic charge and moment but also on the propagation of constraints from the DWBC and their overall impact on the system.
|
|
|
Influence of the epitaxial strain at the lateral thin film-stripe interface on the Ferromagnetic-Antiferromagnetic phase coexistence in FeRh
Hrdinová, Sára ; Kepič, Peter (oponent) ; Zadorozhnii, Oleksii (vedoucí práce)
An equiatomic alloy FeRh exhibits a phase transition from antiferromagnetic to ferromagnetic ordering at a temperature about 350 K. This makes it an ideal material for studying exchange interactions between ferromagnetic and antiferromagnetic ordering within a single material system. In this work, we investigate the relaxation of the compressive epitaxial strain caused by nanopatterning of the FeRh film. Relaxation of this strain leads to the stabilization of the ferromagnetic phase, which could lead to the formation of a suitable interface between the relaxed ferromagnetic nanostripe and the compressed antiferromagnetic film. In this bachelor thesis we first describe in detail the magnetic properties of the materials and properties of the FeRh alloy with the emphasis on the phase transformation. Our experiments supported by recent literature research include depositing FeRh layers with thicknesses of 36 nm and 180 nm. After patterning by electron beam lithography, the samples were characterised using Magnetic Force Microscopy. These measurements show that the strain relaxation is strongly dependent on the orientation of the nanostripe with respect to the crystal structure of the substrate. For an orientation of 0°, the strain relaxation is more pronounced than for 45°. The 36 nm thin FeRh layers do not form a continuous phase boundary between the nanostripe and the full film in 1000 nm wide nanostripes. Instead, they form small domains that are indicative of the strain distribution in the structure. Layers of 180 nm thickness show a phase coexistence between the nanopatterned stripe and the film for stripes longer than 25 µm. Well-defined interfaces have been achieved for stripe widths from 1250 nm to 300 nm. For structures with wider stripes, the ferromagnetic phase at the edges of the continuous layer merges with the ferromagnetic phase in the nanostripe, thereby curving the interface. This merging is gradually broken at the interface in the thinner stripe with dimensions 800 nm and 600 nm. The stripe of width 300 nm shows a clear interface between its sides.
|
|
|
Artificial Shakti ice magnets: ground state degeneracy, Coulomb phase and monopole excitations
Zálešák, Marek ; Hrabec, Aleš (oponent) ; Rougemaille, Nicolas (vedoucí práce)
Artificial spin systems have emerged as a promising platform for studying in real space and harnessing exotic states of matter. This diploma thesis investigates the unique properties of a specific artificial spin system known as the shakti ice magnet. The shakti ice magnet is a two-dimensional arrangement of interacting nano-magnets, exhibiting intriguing magnetic behaviour. This research aimed at characterising its behaviour and its ability to be mapped onto the seminal square ice in which interesting Coulomb physics is expected. A combination of experimental measurements and numerical simulations was employed to achieve these objectives. Experiments were based on MFM measurements to determine the magnetic configuration of samples containing lithographically prepared shakti lattices.
|
|
|
Studium vortexových stavů v magnetostaticky svázaných magnetických nanodiscích
Vaňatka, Marek ; Hrabec, Aleš (oponent) ; Urbánek, Michal (vedoucí práce)
Magnetické vortexy ve feromagnetických discích jsou charakterizovány pomocí smyslu stáčení magnetizace v rovině disku a pomocí směru vortexového jádra kolmého k rovině disku. Bylo představeno několik konceptů paměťových médií využívajících magnetické vortexy, a ty jsou proto v současné době intenzivně studovány. Tato práce se zabývá magnetostatickým propojením dvojic magnetických disků, konkrétně objasněním jejich vzájemného ovlivňování v průběhu nukleačního procesu. Nejprve bylo třeba studovat náhodnost jednotlivých disků, abychom zajistili, že nově znukleovaný stav je ovlivněn pouze blízkými magnetickými strukturami. Prověřili jsme naše litografické možnosti za účelem dosažení nejlepší možné geometrie. Dále představujeme koncept elektrického čtení směru spinové cirkulace s využitím jevu anizotropní magnetorezistence. Tato metoda umožňuje automatické měření, čímž bylo umožněno získání dostatečně velkého statistického souboru. Byly také provedeny výpočty křivek magnetorezistence, abychom byli předem schopni analyzovat chování naměřených dat. Nakonec jsme provedli komplementární měření pomocí mikroskopie magnetických sil.
|
|
|
Mikroskopie magnetických sil v proměnném magnetickém poli
Turčan, Igor ; Nováček, Zdeněk (oponent) ; Urbánek, Michal (vedoucí práce)
Bakalářská práce pojednává o mikroskopii magnetických sil permalloyových disků v externím magnetickém poli. Práce se zabývá přípravou modulu externího magnetického pole, měřicích sond, vzorků a jejich pozorováním. Byly připraveny funkční sondy s různými magnetickými vrstvami. Pro měření v externím magnetickém poli byly zvoleny sondy s vrstvou magneticky tvrdého kobaltu a pro měření bez externího magnetického pole s vrstvou magneticky měkké slitiny permalloye. Námi připravené sondy jsou přinejmenším srovnatelné se standardními komerčními sondami. V této práci byla pozorována jádra magnetických vírů pomocí vyrobených sond, a to jak bez externího magnetického pole, tak v externím magnetickém poli. Dále bylo provedeno měření vlivu vnějšího magnetického pole na nukleaci magnetických vírů. Součástí práce je stručný popis experimentálních technik použitých pro přípravu a měření připravených vzorků.
|
|
|
Charakterizace magnetických nanostruktur pomocí mikroskopie magnetických sil
Staňo, Michal ; Vetushka,, Aliaksei (oponent) ; Urbánek, Michal (vedoucí práce)
Práce pojednává o mikroskopii magnetických sil magneticky měkkých nanostruktur, zejména NiFe nanodrátů a různě tvarovaných tenkých vrstev - například disků. Práce se zaměřuje na téměř vše, co s touto mikroskopickou technikou souvisí: přípravu měřicích sond a vzorků, samotná pozorování a mikromagnetické simulace magnetického stavu vzorků. Byla pozorována jádra magnetických vírů, jak s komerčními, tak s námi připravenými sondami. Podařilo se zobrazit i magnetické doménové stěny v nanodrátech o průměru pouhých 50 nm. Připravili jsme fungující sondy s různými magnetickými vrstvami: magneticky tvrdého kobaltu, slitiny CoCr a magneticky měkké slitiny NiFe. Magneticky tvrdé sondy poskytovaly lepší signál, zatímco magneticky měkké byly vhodnější pro pozorování magneticky měkkých vzorků, protože je příliš neovlivňují. Námi připravené sondy jsou přinejmenším srovnatelné se standardními komerčními sondami. Simulace se ve většině případů shodují jak s měřením, tak teorií. Dále představujeme také naše prvotní výsledky modelování interakce vzorku s magnetickou sondou, které mohou složit k simulaci měření pomocí mikroskopie magnetických sil, a to i v případě, kdy sonda ovlivňuje magnetický stav vzorku.
|
|
|
Spatial confinement effects in metamagnetic nanostructures
Jaskowiec, Jiří ; Klapetek, Petr (oponent) ; Uhlíř, Vojtěch (vedoucí práce)
New properties and effects caused by spatial confinement of materials have critical influence in many scientific and technical fields. Reduction of device sizes, increase of recording density and increasing process efficiency are current trends in electronic industry. In this work, the influence of spatial confinement on the metamagnetic phase transition in Iron-Rhodium (FeRh) is studied. The FeRh alloy exhibits a first order phase transition from the antiferromagnetic phase to the ferromagnetic phase. Using magnetic force microscopy in an out-of-plane magnetic field the phase domain structure is imaged and analyzed across the phase transition. Quantitative analysis of measured data is done using the height-height correlation function and its results are compared for different structure sizes and thin layer thicknesses.
|
|
|
Magnetic spin ice states in artificial magnetic frustrated systems
Schánilec, Vojtěch ; Hrabec, Aleš (oponent) ; Rougemaille, Nicolas (vedoucí práce)
Artificial spin-ice systems are an appropriate tool for exploring unusual phenomena that are hard to observe in nature. A special case of artificial spin ice system is a kagome lattice that allows you to examine the collective behaviour of spin in the matter. This system has a number of predicted exotic magnetic phases that have not yet been measured and investigated in real space. In this work, we deal with the modification of the kagome lattice so that it can be used to study exotic states in real space. Experiments performed on our modified lattice indicate that we are able to detect both low and high energy states, and therefore the proposed modification of the kagome lattice is suitable for exploring its exotic states in real space.
|
|
|
Effect of ion beam irradiation and annealing on magnetic properties of FeRh nanostructures
Zadorozhnii, Oleksii ; Turčan, Igor (oponent) ; Staňo, Michal (vedoucí práce)
The first order phase transition from antiferromagnetic to ferromagnetic state in Fe50Rh50 at 370 K make it a suitable material for next generation spin electronic devices with a low power consumption. This work deals with the ways how the phase transition temperature of iron-rhodium (FeRh) can be tuned locally in thin films, using focused ion beam (FIB) and thermal annealing. FIB irradiation approach was chosen due to the fact that FeRh displays magnetic sensitivity to the degree of its chemical ordering, which is characteristic to all alloys of ferromagnetic and non-ferromagnetic metals. Thermal annealing enables the relaxation of the structure and restoration of its crystallinity. The magnetic patterns were manufactured using gallium-based FIB and annealed under ultra high vacuum. The topography as well as magnetic behaviour of these ion irradiated patterns were investigated using atomic and magnetic force microscopies at different temperatures, showing a clear dependence between ion irradiation dose and the magnetic response in pre- and post-annealed states.
|
|
|
Implementace ohřevu vzorku do mikroskopu atomárních sil
Patočka, Marek ; Staňo, Michal (oponent) ; Kolíbal, Miroslav (vedoucí práce)
Cílem této práce je implementace ohřevu vzorku do mikroskopu atomárních sil. Ohřev je prováděn pomocí mikroelektromechanického čipu vybaveného topnou spirálou, který je implementován do mikroskopu LiteScope. Práce popisuje elektronický a mechanický návrh celého zařízení. Aby byla prokázána praktičnost řešení, byly provedeny experimenty demonstrující jeho funkčnost. Zvýšená pozornost byla věnována určení potenciálu využití zařízení na poli materiálových věd a mikroskopie magnetických sil.
|
host ::
RSS.