|
|
Artificial Shakti ice magnets: ground state degeneracy, Coulomb phase and monopole excitations
Zálešák, Marek ; Hrabec, Aleš (referee) ; Rougemaille, Nicolas (advisor)
Umělé spinové systémy se staly slibnou platformou pro studium nízkoenergetických stavů v reálném prostoru. Tato diplomová práce zkoumá jedinečné vlastnosti specifického umělého spinového systému známého jako ledový magnet shakti. Ledový magnet shakti je dvourozměrné uspořádání interagujících nano-magnetů, projevujících zajímavé magnetické chování. Tato studie si klade za cíl charakterizovat chování ledového magnetu shakti a jeho schopnost být mapován na fundamentální čtvercový spinový led, kde se očekává projevení zajímavé Coulombovské fyziky. K dosažení těchto cílů byla využita kombinace experimentálních měření a numerických simulací. Experimenty byly založeny na měření magnetické silové mikroskopie pro stanovení magnetické konfigurace vzorků obsahující litograficky připravené shakti mřížky.
|
|
|
Spin vortex states in magnetostaticaly coupled magnetic nanodisks
Vaňatka, Marek ; Hrabec, Aleš (referee) ; Urbánek, Michal (advisor)
Magnetic vortices in ferromagnetic disks are curling magnetization structures characterized by the sense of the spin circulation in the plane of the disk and by the direction of the magnetization in the vortex core. Concepts of memory devices using the magnetic vortices as multibit memory cells have been presented, which brought the high demand for their research in many physical aspects. This work investigates the magnetostatic coupling in pairs of ferromagnetic disks to clarify the influence of nearby disks or other magnetic structures to the vortex nucleation mechanism. To ensure that the vortex nucleation is influenced only by the neighbouring magnetic structures, the randomness of the nucleation process was studied in single disks prior to the work on pairs of disks. We had to ensure that the vortex nucleation is influenced only by the neighbouring magnetic structures and not by an unwanted geometrical asymmetry in the studied disk. Lithographic capabilities were inspected in order to achieve the best possible geometry. Further we present a concept of electrical readout of the spin circulation using the anisotropic magnetoresistance, which allows automated measurements to provide sufficient statistics. To explain the magnetoresistance behaviour, numerical calculations together with magnetic force microscopy measurements are presented.
|
|
|
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.
|
|
|
Characterization of magnetic nanostructures by magnetic force microscopy
Staňo, Michal ; Vetushka,, Aliaksei (referee) ; Urbánek, Michal (advisor)
The thesis deals with magnetic force microscopy of soft magnetic nanostructures, mainly NiFe nanowires and thin-film elements such as discs. The thesis covers almost all aspects related to this technique - i.e. from preparation of magnetic probes and magnetic nanowires, through the measurement itself to micromagnetic simulations of the investigated samples. We observed the cores of magnetic vortices, tiny objects, both with commercial and our home-coated probes. Even domain walls in nanowires 50 nm in diameter were captured with this technique. We prepared functional probes with various magnetic coatings: hard magnetic Co, CoCr and soft NiFe. Hard probes give better signal, whereas the soft ones are more suitable for the measurement of soft magnetic structures as they do not influence significantly the imaged sample. Our probes are at least comparable with the standard commercial probes. The simulations are in most cases in a good agreement with the measurement and the theory. Further, we present our preliminary results of the probe-sample interaction modelling, which can be exploited for the simulation of magnetic force microscopy image even in the case of probe induced perturbations of the sample.
|
|
|
Spatial confinement effects in metamagnetic nanostructures
Jaskowiec, Jiří ; Klapetek, Petr (referee) ; Uhlíř, Vojtěch (advisor)
Silné prostorové omezení materiálů způsobuje jejich nové vlastnosti, které mohou najit uplatnění v mnoha vědeckých i technických odvětvích. Snaha zmenšit velikosti součástek, zvětšit hustotu zápisu a zefektivnit procesy je současným trendem elektronického průmyslu. V této práci je studován vliv prostorového omezení na vlastnosti metamagnetického železo-rhodia (FeRh) během fázové přeměny. FeRh je materiál vykazující fázovou přeměnu prvního druhu mezi antiferomagnetickou a feromagnetickou fází. Metodou mikroskopie magnetických sil v magnetickém poli kolmém na rovinu vzorku je zobrazeni a analyzována struktura fázových domén behem fázové přeměny. Kvantitativní analýza naměřených dat je provedena užitím výškové korelační funkce a její výsledky jsou porovnány pro různé velikosti struktur a tloušťky tenkých vrstev.
|
|
|
Magnetic spin ice states in artificial magnetic frustrated systems
Schánilec, Vojtěch ; Hrabec, Aleš (referee) ; Rougemaille, Nicolas (advisor)
Uměle vytvořené systémy spinového ledu jsou vhodným nástrojem pro zkoumání neobvyklých jevů, které se v přírodě dají jen těžko pozorovat. Speciálním případem umělého spinového ledu je kagome mřížka, která umožňuje zkoumat kolektivní chování spinů v látce. Tento systém má řadu předpovězených exotických magnetických fází, které zatím nebyly změřeny a prozkoumány v reálném prostoru. V rámci této práce se zabýváme úpravou kagome mřížky tak, aby mohla být využita ke zkoumání exotických stavů v reálném prostoru. Experimenty provedené na naší upravené mřížce ukazují, že jsme schopni detekovat nízko i vysoko energiové stavy, a tedy, že námi navržená úprava kagome mřížky je vhodná pro zkoumání exotických stavů v reálném prostoru.
|
|
|
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.
|
|
|
Implementation of sample heating into atomic force microscope
Patočka, Marek ; Staňo, Michal (referee) ; Kolíbal, Miroslav (advisor)
The aim of this bachelor thesis is an implementation of a sample heating device into an atomic force microscope. The heating is performed by a Micro-Electro-Mechanical chip equipped with a heating element, which is implemented into the LiteScope microscope. The thesis describes electrical and mechanical design of the device. Proof-of-concept experiments were also conducted in order to prove functionality of the solution. Increased attention was devoted to determination of heater’s potential for use in the fields of material sciences and magnetic force microscopy.
|
|
|
Magnetic force microscopy and transport properties of metamagnetic nanostructures
Jaskowiec, Jiří ; Vaňatka, Marek (referee) ; Uhlíř, Vojtěch (advisor)
Iron-rhodium (FeRh) is a material featuring a first-order phase transition between antiferomagnetic (AF) and feromagnetic (FM) phases. The phase transition is symmetric with respect to the direction of transition in bulk FeRh and FeRh thin films. The bachelor thesis focuses on the properties of mesostructures of sub-micron size, where asymmetry between the AF-FM and FM-AF transitions has been recently discovered using electrical transport measurements dependent on temperature. The phase domain structure of FeRh mesostructures during the phase transition is visualized by magnetic force microscopy (MFM) in an out-of-plane magnetic field. Quantitative analysis of the measured magnetic signal reveals the effect of structure size on supercooling of the FM phase and abrupt increase of the AF phase during the FM-AF transition.
|
|
|
Development of probes for combined magnetic force microscopy and electron microscopy
Láznička, Tomáš ; Švarc, Vojtěch (referee) ; Pavera, Michal (advisor)
This thesis deals with the production of magnetic probes for Magnetic Force Microscopy. For production, it was necessary to construct a device that can be used to make magnetic probes from commercial AFM probes. The requirements for the holder for deposition are specified, mechanical designs of six proposals which have been improved are discussed and further is described a production of magnetic probes. In a special chapter are shown deposited material on probe tips surface and results of testing magnetic probes.
|
guest ::
