|
|
Ultrafast laser-induced control of magnetic materials
Opršal, Jakub ; Wojewoda, Ondřej (referee) ; Arregi Uribeetxebarria, Jon Ander (advisor)
Magnetické materiály jsou ve velkém používány pro ukládání dat, která jsou zapisována ve formě bitů pomocí externího magnetického pole. Dlouho se věřilo, že doba potřebná pro změnu magnetizace je v řádu desítek až stovek pikosekund. Revoluční experiment v roce 1996 položil základ pro nový obor ultrarychlého ovládání magnetických materiálů, řádově zkracující čas potřebný pro změnu magnetizace. Mimo jiné ukázal, že magnetizace materiálu může být ovlivněna i světelnými pulzy. V této práci jsme replikovali fundamentální, laserem indukované experimenty ve ferromagnetických a ferrimagnetických materiálech. Postavili jsme optickou sestavu schopnou provádět tyto experimenty pro různé polarizace světla. Tato variabilita umožňuje rozlišit různé mechanismy a jevy, které se vyskytují při ultrarychlém ovládání magnetizace magnetických materiálů.
|
|
|
Evaluation of Different Dielectrics For Mid-Infrared Waveguides
Konečný, Aleš ; Arregi Uribeetxebarria, Jon Ander (referee) ; Detz, Hermann (advisor)
Využití plasmonovo polaritonových vlnovodů se ukázalo vhodné pro senzorové aplikace ve středně infračervené oblasti spektra. Vlnovod je v kontaktu s médiem v plynném či kapalném stavu, který obsahuje měřenou koncentraci hledané látky. Při šíření elektromagnetického vzruchu jsou na něj kladeny podmínky nízkých ztrát a dostatečné interakce s médiem. Tyto podmínky jsou splněny, je-li na kov nanesena tenká dielektrická vrstva. Tato práce je zaměřena na dielektrika na bázi křemíku. Součástí práce byla výroba vícevrstevnatých vlnovodů technikou plazmaticky vylepšené chemické depozice, magnetronového naprašování a metodou fotolitografie. Nanášení vrstev probíhalo na obvykle užívané Si substráty. Hodnocení dielektrických vrstev a výrobních metod probíhá na základě elipsometrických měření indexu lomu a absorbce v infračervené oblasti spektra.
|
|
|
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 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.
|
|
|
Development of the scanning time-resolved Kerr microscope
Nekula, Zdeněk ; Arregi Uribeetxebarria, Jon Ander (referee) ; Wojewoda, Ondřej (advisor)
V těchto dnech jsou magnetické materiály, struktury a zařízení stále více populární. Především ty, které souvisejí se spintronikou. Výzkum a vývoj takových magnetických vzorků vyžaduje způsob pozorování magnetizace s dobrým prostorovým i časovým rozlišením. Mnoho dynamických změn magnetizace probíhá v řádech nanosekund, nebo ještě rychleji. Pokud můžeme detekovat tyto dynamické procesy, tak můžeme odhalit mnoho zajímavých magnetických vlastností a obohatit naše experimenty o čtvrtou dimenzi. Představujeme skenovací Kerrův mikroskop pracující ve dvou režimech: statickém a dynamickém. Ve statickám reřimu náš mikroskop detekuje směr magnetizace v proměnném magnetickém poli. V dynamickém režimu používáme pump-probe metodu k dosažení časového rozlišení a pozorování rychlého vývoje magnetizace v čase.
|
|
|
Optical study of laser-induced magnetic phase transitions
Velič, Alexander ; Ligmajer, Filip (referee) ; Arregi Uribeetxebarria, Jon Ander (advisor)
Na vykonanie ultrarýchleho ukladania údajov na základe magnetických materiálov sa skúma nový spôsob sub-pikosekundovej magnetizácie. Železo-ródium sa navrhuje ako vhodný materiál, ktorý je schopný vykonávať laserom indukovanú magentizáciu. Prípravy na tento experiment pozostávajú z rastu vzorky pomocou metódy fyzikálneho naparovania magnetrónovým naprašovaním a následnej charakterizácie vzorky. Boli pripravené tri vzorky, každá s iným konceptom teplotného ladenia. Ukážka I je vyladená zmenou kompozície ( $Fe_{1-x}Rh_x$ ). Uloženie vzorky II na zafírový substrát indukované ťahovým napätím v rovine. Dopovaním uhlíka železo-ródiového tenkého filmu vzorky III. Tenkovrstvové vzorky sú charakterizované použitím vibračnej magnetometrie vzorky a optickej mikroskopie. Vibračná magnetometria vzorky poskytla spôsob zaznamenávania hysteréznych kriviek riadených poľom a čo je dôležitejšie, aj tepelne. Merania poskytli presné hodnoty teplôt fázového prechodu pre antiferomagnetické-k-feromagnetické a feromagnetické antiferomagnetické vzorky I, II a III boli určené na 325,9 K a 306 K, 321 K a 291 K, respektíve 311,8 K a 288 K. Boli zaznamenané charakteristické hodnoty saturácie magnetizácie, koercitívneho poľa, pomer zvyškovej magnetizácie a teplotného rozdielu medzi teplotami fázového prechodu. Vlastný kód v kombinácii s mikroskopickými obrázkami ponúkal dômyselné informácie o raste domén špecifických pre povrchovú oblasť. Kombinácia výsledkov oboch metód umožnila hlbšie pochopenie ‘’ako’’ a ‚‘‘kedy‘‘ vyššie uvedený magnetoštrukturálny fázový prechod. Ultrarýchla laserom indukovaná magnetizácia využíva vlastný dizajn lasera. Pozorovanie ožiareného tenkého filmu železo-ródia pomocou optickej mikroskopie ukazuje stabilné feromagnetické domény na vzorke v laserovej dráhe. Dospeli sme teda k záveru, že sú pripravené tenké vrstvy železo-ródia charakterizované magnetometriou ako funkcia teploty a bola úspešne vykonaná ultrarýchla magnetizácia indukovaná laserom.
|
|
|
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.
|
|
|
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.
|
|
|
Magneto-optical gradient effect imaging of magnetic textures
Molnár, Tomáš ; Hamrle, Jaroslav (referee) ; Arregi Uribeetxebarria, Jon Ander (advisor)
Základy magnetooptiky (MO), oboru zkoumajícího vliv magnetických polí a magnetizace na šíření světla v hmotě, byly položeny před více než půldruhým stoletím. Od té doby se MO stala jednou z nejpoužívanějších metod magnetického zobrazování v mikroměřítku. Kromě MO Faradayova a Kerrova jevu, které jsou lineární v závislosti na magnetizaci, byly později objeveny efekty kvadratické v závislosti na magnetizaci (Voigtův nebo Cottonův-Moutonův jev) nebo závislé na gradientech magnetizace (gradientní jev). Zejména MO gradientní jev byl objeven jako poslední, ale protože zdobí pouze hranice magnetických domén, nepřitahoval zatím takový zájem jako Kerrův jev pro magnetické zobrazování. Tato práce zkoumá užitečnost magnetooptického gradientního jevu pro charakterizaci spinových konfigurací v nanorozměrech, jako jsou doménové stěny v kolmo zmagnetovaných materiálech. Představujeme nový experimentální přístup k odhalení vlastností MO gradientního jevu využitím jeho symetrie vzhledem k polarizaci světla. Dále analyticky vyjadřujeme odpovídající signál pomocí dostupného teoretického modelu. Porovnáním simulovaných signálů MO gradientního jevu získaných metodou přenosové matice a experimentálně získaných signálů zkoumáme možnost charakterizovat vnitřní spinovou strukturu magnetických doménových stěn v nanorozměrech.
|
|
|
Optical study of laser-induced magnetic phase transitions
Velič, Alexander ; Ligmajer, Filip (referee) ; Arregi Uribeetxebarria, Jon Ander (advisor)
Na vykonanie ultrarýchleho ukladania údajov na základe magnetických materiálov sa skúma nový spôsob sub-pikosekundovej magnetizácie. Železo-ródium sa navrhuje ako vhodný materiál, ktorý je schopný vykonávať laserom indukovanú magentizáciu. Prípravy na tento experiment pozostávajú z rastu vzorky pomocou metódy fyzikálneho naparovania magnetrónovým naprašovaním a následnej charakterizácie vzorky. Boli pripravené tri vzorky, každá s iným konceptom teplotného ladenia. Ukážka I je vyladená zmenou kompozície ( $Fe_{1-x}Rh_x$ ). Uloženie vzorky II na zafírový substrát indukované ťahovým napätím v rovine. Dopovaním uhlíka železo-ródiového tenkého filmu vzorky III. Tenkovrstvové vzorky sú charakterizované použitím vibračnej magnetometrie vzorky a optickej mikroskopie. Vibračná magnetometria vzorky poskytla spôsob zaznamenávania hysteréznych kriviek riadených poľom a čo je dôležitejšie, aj tepelne. Merania poskytli presné hodnoty teplôt fázového prechodu pre antiferomagnetické-k-feromagnetické a feromagnetické antiferomagnetické vzorky I, II a III boli určené na 325,9 K a 306 K, 321 K a 291 K, respektíve 311,8 K a 288 K. Boli zaznamenané charakteristické hodnoty saturácie magnetizácie, koercitívneho poľa, pomer zvyškovej magnetizácie a teplotného rozdielu medzi teplotami fázového prechodu. Vlastný kód v kombinácii s mikroskopickými obrázkami ponúkal dômyselné informácie o raste domén špecifických pre povrchovú oblasť. Kombinácia výsledkov oboch metód umožnila hlbšie pochopenie ‘’ako’’ a ‚‘‘kedy‘‘ vyššie uvedený magnetoštrukturálny fázový prechod. Ultrarýchla laserom indukovaná magnetizácia využíva vlastný dizajn lasera. Pozorovanie ožiareného tenkého filmu železo-ródia pomocou optickej mikroskopie ukazuje stabilné feromagnetické domény na vzorke v laserovej dráhe. Dospeli sme teda k záveru, že sú pripravené tenké vrstvy železo-ródia charakterizované magnetometriou ako funkcia teploty a bola úspešne vykonaná ultrarýchla magnetizácia indukovaná laserom.
|
guest ::
