|
|
Current Induced Magnetization Dynamics in Nanostructures
Uhlíř, Vojtěch ; Thiaville, André (referee) ; Ravelosona, Dafiné (referee) ; Šikola, Tomáš (advisor)
Předkládaná dizertační práce pojednává o problematice pohybu doménových stěn (DS) vyvolaného spinově polarizovaným proudem v magnetických nanodrátech na bázi spinového ventilu NiFe/Cu/Co. Jedná se o tzv. efekt přenosu spinového momentu. Multivrstevnatý systém NiFe/Cu/Co, kde se doménová stěna pohybuje ve vrstvě NiFe, vykazuje velmi vysokou účinnost přenosu spinového momentu, což bylo v literatuře potvrzeno na základě magnetotransportních měření. Tato práce má za cíl pozorovat stav DS během jejich pohybu, pomocí fotoelektronové mikroskopie kombinované s kruhovým magnetickým dichroismem. Tato technika využívá synchrotronové záření, které svým časovým rozlišením umožňuje sledovat dynamickou odezvu magnetizace na elektrický proud. Podstatnou částí řešení byla optimizace růstu vrstev NiFe/Cu/Co kvůli snížení magnetické dipolární interakce mezi vrstvami. V práci je také řešen způsob přípravy nanodrátů litografickými metodami. Byly provedeny dva módy měření: i) kvazistatický, tj. pozorování DS před a po injekci proudu do nanodrátu a ii) dynamické měření, kde je DS sledována během působení proudového pulzu. S využitím kvazistatickém módu byla vypracována rozsáhlá statistika pohybu DS: i) byly naměřeny jejich vysoké rychlosti přesahující 600 m/s za působení průměrné proudové hustoty nutné k posuvu doménové stěny - 5x10^11 A/m^2; ii) DS jsou v systému NiFe/Cu/Co velmi silně zachycovány dipolární interakcí mezi NiFe a Co způsobenou nehomogenitou krystalové struktury ve vrstvě Co. V dynamickém módu bylo odhaleno, že působením Oerstedovského pole kolmého na nanodráty v rovině vzorku se magnetizace ve vrstvě NiFe silně natáčí. Tento efekt přispívá k vysokým rychlostem DS pozorovaných v nanodrátech NiFe/Cu/Co.
|
|
|
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.
|
|
|
Magnetotransport properties of FeRh nanowires
Fabianová, Kateřina ; Dubroka, Adam (referee) ; Uhlíř, Vojtěch (advisor)
Železo-rhodium (FeRh) je látka procházející magnetickou fázovou přeměnou prvního druhu z antiferomagnetické (AF) do feromagnetické (FM) fáze, ke které dochází při zahřátí materiálu nad teplotu fázové přeměny nebo působením dostatečně velkého magnetického pole. Tato fázová přeměna je mimo jiné provázena výraznou změnou entropie, magnetizace a elektrického odporu, přičemž její tvar a poloha teploty přeměny je silně závislá na stechiometrii krystalu, na příměsích, tlaku a v případě tenkých vrstev na napjatosti vrstvy způsobené substrátem. Tato práce se zaměřuje na studium magnetotransportních vlastností drátů připravených z tenkých FeRh vrstev rostlých na substrátech indukujících různou napjatost vrstvy. Jedním z hlavních jevů studovaných v této práci je anizotropní magnetorezistance (AMR) projevující se změnou odporu pro různé natočení magnetických momentů v látce vůči směru elektrického proudu. AMR byla studována jak ve FM fázi, tak i v AF fázi FeRh. Byla změřena hodnota AMR ve vysokoteplotní FM fázi a objeveno neočekávané chování AMR ve zbytkové FM fázi v nízkoteplotním stavu. Dále byla pozorována výrazná závislost AMR na orientaci měřených segmentů vůči krystalografickým směrům FeRh.
|
|
|
Substrate-controlled nucleation of the magnetic phase transition in nanostructures
Hajduček, Jan ; Procházka, Pavel (referee) ; Uhlíř, Vojtěch (advisor)
Properties of the phase transition in iron-rhodium (FeRh) from the antiferromagnetic (AF) to ferromagnetic phase (FM) are largely affected by lattice defects in FeRh. Epitaxial layers of FeRh are grown on monocrystalline MgO (001) substrates. Surface atomic terraces of the substrate can induce defects in epitaxial layers and modify electronic and magnetic properties. In this thesis the effect of surface atomic terraces on the width and the hysteresis of the metamagnetic phase transition in FeRh thin layers and nanostructures is studied. The amount and character of defects in FeRh are also affected by mutual orientation of terraces and FeRh nanowires, which changes the number of discrete jumps in FM-AF transition. The nanowires have been fabricated by electron-beam lithography. FM domains in in FeRh have been observed by magnetic force microscopy and electrical transport properties of differently oriented nanowires have been studied by 2-probe measurements. Higher density of surface atomic terraces significantly increases the number of discrete jumps in the FM-AF transition.
|
|
|
Exchange bias in metamagnetic heterostructures
Zadorozhnii, Oleksii ; Schneeweiss, Oldřich (referee) ; Uhlíř, Vojtěch (advisor)
Výměnná anizotropie je zajímavý fyzikální jev vznikající na rozhraní antiferomagnetických (AF) a feromagnetických (FM) materiálů, který již je široce používán v elektronickém průmyslu a magnetickém záznamu. Přestože byl tento jev dlouhou dobu intenzivně studován, jeho přesný mechanizmus zatím nebyl uspokojivě vysvětlen. V této práci je představen přehled studií dokumentujících výměnnou anizotropii v tenkých dvojvrstvách, včetně experimentálních výsledků a teoretických modelů. Experimentální úkoly této diplomové práce zahrnovaly jak výrobu, tak měření různých modelových systémů vykazujících výměnnou anizotropii. Dvojvrstva Fe/FeRh, kde vrstva FeRh prochází fázovou přeměnou z AF fáze na FM fázi při 360 K, poskytuje možnost nastavení parametrů výměnné anizotropie. Dále byly zkoumány účinky výměnné anizotropie a tvarové anizotropie v mikrostrukturách Fe/FeRh. Konečně, přítomnost výměnné anizotropie byla zkoumána mezi FM a AF fází koexistujícími během fázové přeměny v nanodrátech FeRh. Vzorky byly vyrobeny pomocí magnetronového naprašování a elektronové litografie. Všechny prezentované systémy byly analyzovány pomocí magnetooptické Kerrovy mikroskopie. Výměnná anizotropie byla úspěšně nalezena v systému Fe/FeRh, přičemž její velikost byla téměř identická co do rozsahu i orientace s výsledky v literatuře, přestože námi vyrobená dvojvrstva měla horší kvalitu FM-AF rozhraní. Bylo také prokázáno, že v tomto systému existuje tzv. tréninkový efekt (Training effect), což je výrazným důkazem existence výměnné anizotropie. U nanodrátů bylo změřena významná výměnná anizotropie mezi koexistujícími fázemi FM a AF během fázové přeměny.
|
|
|
Deposition of low-damping metamagnetic thin films
Hnilica, Ján ; Vaňatka, Marek (referee) ; Uhlíř, Vojtěch (advisor)
Properties of magnetic damping in the FeRh alloy are determined by stoichimetric ratio of individual components of the alloy, by the number of structural defects, and rate of epitaxy of thin films deposited on MgO(001) substrates. This thesis describes the mechanism of each contribution to magnetic damping and clarifies the influence of stoichimetric ratio, structural defects, and epitaxy on the resulting magnetic damping. FeRh thin films were deposited using magnetron sputtering and characterized via vibrating sample magnetometry. Magnetic damping was evaluated using broadband ferromagnetic resonance. The magnetic damping significantly increases with increasing amount of Rh atoms in the alloy, decreasing rate of epitaxy, and increasing number of structural defects.
|
|
|
Imaging of metamagnetic thin films using TEM
Hajduček, Jan ; Buršík,, Jiří (referee) ; Uhlíř, Vojtěch (advisor)
Komplexní magnetické materiály v nanoměřítku mají své nezastupitelné místo v moderních zařízeních, jako jsou digitální paměti nebo senzory. Moderní technologické procesy vyžadují porozumění a možnost kontroly moderních magnetických materiálů až na atomární úrovni. Jednou z možných cest je magnetická analýza za použití transmisní elektronové mikroskopie (TEM), která je unikátní díky možnosti zobrazování až v subatomárním měřítku. Tato práce popisuje možnosti zobrazování metamagnetických materiálů metodou TEM. Tyto materiály se vyznačují možností stabilizace více magnetických uspořádání najednou za daných vnějších podmínek. Modelovým systémem pro popis zobrazovacích možností metody TEM byly zvoleny tenké vrstvy metamagnetické slitiny FeRh. Tento materiál prochází při zahřívání fázovou přeměnou z antiferomagnetické do feromagnetické fáze. Podrobně jsou rozebrány procesy výroby vzorků, což je zásadní pro úspěšnou TEM analýzu. Pro magnetické zobrazování vzorků v TEMu je využita technika diferenciálního fázového kontrastu (DPC), umožňující přímé mapování rozložení magnetické indukce ve vzorku. Důsledně je diskutován vznik signálu v DPC, což je nezbytné pro porozumění a analýzu výsledných dat. FeRh vrstvy jsou podrobeny analýze struktury, chemického složení a především magnetických vlastností obou magnetických fází. Závěrem je představen proces přímého ohřevu metamagnetických vrstev v TEMu.
|
|
|
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.
|
|
|
Magnetic phase transition in spatially confined structures
Schánilec, Vojtěch ; Urbánek, Michal (referee) ; Uhlíř, Vojtěch (advisor)
FeRh thin films feature unique characteristics due to the first-order phase transition from the antiferromagnetic order to the ferromagnetic order. The phase transition in FeRh can be driven by external parameters such as temperature and magnetic field. At zero magnetic field, the transition occurs approximately at 360 K, which is convenient for applications. The thesis focuses on the phase transition in spatially confined FeRh structures. The theoretical part contains literature review on the FeRh phase transition and the possibilities to control it using different substrates and spatial confinement, which has significant impact on the symmetry of the transition upon cooling and heating. The experimental part describes the design and realization of a heater module compatible with a Magnetic Force Microscope (MFM). MFM was used to image the nucleation states and ferromagnetic domain grwoth in FeRh structures.
|
|
|
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 ::
RSS feed.