|
|
Theoretical Study of Magnetic Anisotropy in MgO-based Magnetic Tunnel Junctions
Vojáček, Libor ; Li,, Jing (referee) ; Chshiev,, Mairbek (advisor)
Magnetický tunelový spoj (MTJ) je spintronická součástka komerčně používaná ve vysoce citlivých čtecích hlavách pevných disků. Počínaje rokem 2007 přispěla k udržení exponenciálního nárůstu hustoty magnetického zápisu. Kromě toho se také stala stavebním kamenem rychlé, odolné, úsporné a nevolatilní magnetické paměti s přímým přístupem (MRAM). Tento nový typ polovodičové paměti, stejně jako je tomu u čtecích hlav disků, využívá tunelové spoje založené na krystalickém oxidu hořečnatém (MgO) spolu s 3d kovovými magnetickými prvky (Fe a Co). Pro zmenšení MTJ a současné udržení dlouhodobé stability paměti proti tepelným fluktuacím je zapotřebí silná magnetická anizotropie ve směru kolmém na rozhraní kov|MgO. V této práci proto nejdříve provedeme analýzu magnetokrystalické anizotropie (MCA) kubického prostorově centrovaného Fe, Co a Ni na MgO pomocí ab initio simulací. Dále bude vyvinut program pro výpočet tvarové anizotropie, která je kromě MCA velmi podstatná, neboť v součtu dávají efektivní anizotropii. Na závěr implementujeme program pro výpočet MCA na základě poruchové teorie druhého řádu. To nám umožní dát pozorované anizotropní vlastnosti do souvislosti přímo s elektronickou strukturou systému (pásovou strukturou a hustotou stavů).
|
|
|
Magnetic properties of materials based on metastable Fe-Ni thin films
Křižáková, Viola ; Uhlíř, Vojtěch (referee) ; Flajšman, Lukáš (advisor)
Metastable Fe78Ni22 thin films grown on Cu(100) substrates are known for their capability of structural and magnetic phase transition upon ion beam irradiation. This thesis focuses on characterization of magnetic properties of FeNi layers with the emphasis on their anisotropic behaviour. An analytical model describing magnetic anisotropies, in planar structures and thin films, and its modification for Fe78Ni22/Cu(100) system is described in the theoretical part. In the experimental part, the anisotropy of ion-beam-transformed FeNi structures is thoroughly studied. The transformed films and patterns exhibit four-fold magnetic anisotropy originating from bcc iron crystal structure. Further, the possibility of modification of the magnetic anisotropy type by selecting a proper focused ion beam scanning strategy during the transformation is demonstrated. In the last part of the thesis, the maximum achievable lateral resolution of focused ion beam transformed structures is explored and a prototypical magnonic crystal is prepared.
|
|
|
Magneto-optical investigation of spintronic materials
Vojáček, Libor ; Flajšman, Lukáš (referee) ; Arregi Uribeetxebarria, Jon Ander (advisor)
Magnetooptický Kerrův jev představuje užitečný nástroj pro zkoumání magnetických vlastností kovových povrchů. Jeho využití při měření procesu přepínání magnetizace vnějším magnetickým polem nám může poskytnout cennou informaci o magnetické anizotropii zkoumané látky. V předložené práci se zabýváme teoretickými aspekty procesu přepínání magnetizace a změny polarizace světla při odrazu od magnetických povrchů. Dále je popsána optická sestava založená na modulaci polarizace světla schopná měřit magnetooptické veličiny s vysokou citlivostí. Tento přístroj byl sestaven modifikací již existující, podobné optické sestavy. Funkčnost zařízení byla ověřena měřeními na tenkých magnetických vrstvách. Získaná data pomáhají odhalit vlastnosti tenkých metamagnetických vrstev z FeRh, materiálu s potenciálními aplikacemi pro spintroniku.
|
|
|
Magnetic and magnetoelastic properties of f-d intermetallics with high content of 3d-metal
Gorbunov, Denis ; Andreev, Alexander (advisor) ; Kamarád, Jiří (referee) ; Svoboda, Pavel (referee)
Fundamental magnetic properties have been studied in RFexAl12-x (R - heavy rare-earth element) compounds with the tetragonal crystal structure of the ThMn12 type. In the homogeneity range 4 ≤ x ≤ 6, exchange interactions and magnetocrystalline anisotropy of the Fe sublattice are significantly modified as found in LuFexAl12-x with non-magnetic Lu. With increasing Fe content, antiferromagnetic exchange interactions weaken and ferromagnetic strengthen. The change of the type of magnetic ordering occurs in the vicinity of x = 5. The Fe sublattice displays an easy-plane magnetic anisotropy that weakens with growing Fe concentration. RFe5Al7 compounds with magnetic R are highly anisotropic ferrimagnets with Curie temperatures from 193 to 262 K. Spontaneous and field-induced magnetic phase transitions of anisotropic and exchange nature have been found in RFe5Al7 by measurements of magnetization and sound propagation. The transitions provide quantitative information on the R-Fe inter-sublattice exchange. A correlation between the R element and the fundamental magnetic properties has been found for RFe5Al7. The Fe magnetic moment is near 8 µB per formula unit. The compounds with R - Tb, Dy, Ho and Er have a compensation of the rare- earth and iron sublattice magnetizations. The compensation point and Curie...
|
|
|
Theoretical Study of Magnetic Anisotropy in MgO-based Magnetic Tunnel Junctions
Vojáček, Libor ; Li,, Jing (referee) ; Chshiev,, Mairbek (advisor)
Magnetický tunelový spoj (MTJ) je spintronická součástka komerčně používaná ve vysoce citlivých čtecích hlavách pevných disků. Počínaje rokem 2007 přispěla k udržení exponenciálního nárůstu hustoty magnetického zápisu. Kromě toho se také stala stavebním kamenem rychlé, odolné, úsporné a nevolatilní magnetické paměti s přímým přístupem (MRAM). Tento nový typ polovodičové paměti, stejně jako je tomu u čtecích hlav disků, využívá tunelové spoje založené na krystalickém oxidu hořečnatém (MgO) spolu s 3d kovovými magnetickými prvky (Fe a Co). Pro zmenšení MTJ a současné udržení dlouhodobé stability paměti proti tepelným fluktuacím je zapotřebí silná magnetická anizotropie ve směru kolmém na rozhraní kov|MgO. V této práci proto nejdříve provedeme analýzu magnetokrystalické anizotropie (MCA) kubického prostorově centrovaného Fe, Co a Ni na MgO pomocí ab initio simulací. Dále bude vyvinut program pro výpočet tvarové anizotropie, která je kromě MCA velmi podstatná, neboť v součtu dávají efektivní anizotropii. Na závěr implementujeme program pro výpočet MCA na základě poruchové teorie druhého řádu. To nám umožní dát pozorované anizotropní vlastnosti do souvislosti přímo s elektronickou strukturou systému (pásovou strukturou a hustotou stavů).
|
|
|
Magneto-optical investigation of spintronic materials
Vojáček, Libor ; Flajšman, Lukáš (referee) ; Arregi Uribeetxebarria, Jon Ander (advisor)
Magnetooptický Kerrův jev představuje užitečný nástroj pro zkoumání magnetických vlastností kovových povrchů. Jeho využití při měření procesu přepínání magnetizace vnějším magnetickým polem nám může poskytnout cennou informaci o magnetické anizotropii zkoumané látky. V předložené práci se zabýváme teoretickými aspekty procesu přepínání magnetizace a změny polarizace světla při odrazu od magnetických povrchů. Dále je popsána optická sestava založená na modulaci polarizace světla schopná měřit magnetooptické veličiny s vysokou citlivostí. Tento přístroj byl sestaven modifikací již existující, podobné optické sestavy. Funkčnost zařízení byla ověřena měřeními na tenkých magnetických vrstvách. Získaná data pomáhají odhalit vlastnosti tenkých metamagnetických vrstev z FeRh, materiálu s potenciálními aplikacemi pro spintroniku.
|
|
|
Physics of interfaces in magnetic nano structures
Ohnoutek, Lukáš ; Veis, Martin (advisor) ; Urbánek, Michal (referee)
Modification of interfaces in nanostructures can significantly influence their overall properties. Magneto-optical spectroscopy and spectroscopic ellipsometry are ideal for studying these phenomena thanks to their in-depth sensitivity and contactless measurements. Two methods of nonreversible modification of magnetic properties, especially the magnetic anisotropy, are investigated. The measured spectral dependence of magneto-optical Kerr effect is compared to a theoretical calculation in order to determine the profile of the samples for different levels and methods of modification. In addition to this, ellipsometric measurements are performed on a device whose optical properties change by voltage application.
|
|
|
Magnetic and magnetoelastic properties of f-d intermetallics with high content of 3d-metal
Gorbunov, Denis ; Andreev, Alexander (advisor) ; Kamarád, Jiří (referee) ; Svoboda, Pavel (referee)
Fundamental magnetic properties have been studied in RFexAl12-x (R - heavy rare-earth element) compounds with the tetragonal crystal structure of the ThMn12 type. In the homogeneity range 4 ≤ x ≤ 6, exchange interactions and magnetocrystalline anisotropy of the Fe sublattice are significantly modified as found in LuFexAl12-x with non-magnetic Lu. With increasing Fe content, antiferromagnetic exchange interactions weaken and ferromagnetic strengthen. The change of the type of magnetic ordering occurs in the vicinity of x = 5. The Fe sublattice displays an easy-plane magnetic anisotropy that weakens with growing Fe concentration. RFe5Al7 compounds with magnetic R are highly anisotropic ferrimagnets with Curie temperatures from 193 to 262 K. Spontaneous and field-induced magnetic phase transitions of anisotropic and exchange nature have been found in RFe5Al7 by measurements of magnetization and sound propagation. The transitions provide quantitative information on the R-Fe inter-sublattice exchange. A correlation between the R element and the fundamental magnetic properties has been found for RFe5Al7. The Fe magnetic moment is near 8 µB per formula unit. The compounds with R - Tb, Dy, Ho and Er have a compensation of the rare- earth and iron sublattice magnetizations. The compensation point and Curie...
|
|
|
Investigation of spin polarization by laser spectroscopy
Kuchařík, Jiří ; Němec, Petr (advisor) ; Veis, Martin (referee)
Spintronics is a new branch of electronics, which uses not only the charge of electron but also its spin for transfer and processing of information. For re- al applications it is necessary to understand, how the magnetic state of matter changes not only in time but also in space. This diploma thesis is therefore de- voted to the imaging of magnetic domains in ferromagnetic semiconductors by purely optical methods, which are based on the usage of the magneto-optical ef- fects. In first part of the thesis we concentrated on the optimalization of existing polarizing microscope, whose function is based solely on the polar Kerr effect. After the optimalization we try to use this setup to observe magnetic domains in ferromagnetic semiconductor GaMnAs by the means of the magnetic linear dichroism. 1
|
|
|
Magnetic properties of materials based on metastable Fe-Ni thin films
Křižáková, Viola ; Uhlíř, Vojtěch (referee) ; Flajšman, Lukáš (advisor)
Metastable Fe78Ni22 thin films grown on Cu(100) substrates are known for their capability of structural and magnetic phase transition upon ion beam irradiation. This thesis focuses on characterization of magnetic properties of FeNi layers with the emphasis on their anisotropic behaviour. An analytical model describing magnetic anisotropies, in planar structures and thin films, and its modification for Fe78Ni22/Cu(100) system is described in the theoretical part. In the experimental part, the anisotropy of ion-beam-transformed FeNi structures is thoroughly studied. The transformed films and patterns exhibit four-fold magnetic anisotropy originating from bcc iron crystal structure. Further, the possibility of modification of the magnetic anisotropy type by selecting a proper focused ion beam scanning strategy during the transformation is demonstrated. In the last part of the thesis, the maximum achievable lateral resolution of focused ion beam transformed structures is explored and a prototypical magnonic crystal is prepared.
|
guest ::
