|
|
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.
|
|
|
Phase-resolved Brillouin light scattering: development and applications
Wojewoda, Ondřej ; Dubroka, Adam (referee) ; Urbánek, Michal (advisor)
Spinové vlny mají potenciál být použity jako nová platforma pro přenos a zpracování dat, protože mohou dosáhnout vlnových délek v rozsahu nanometrů a frekvencí v rozsahu terahertzů. K tomu, aby bylo možné navrhnout zařízení a logické obvody založené na spinových vlnách, je zapotřebí získat informace o prostorovém rozložení intenzity spinové vlny a pokud je to možné, také o jejich fázi. To lze měřit pomocí fázově rozlišeného fokuso-vaného Brillouinova rozptylu světla (µ -BLS). Předložená práce se zabývá rozšířením stávající optické sestavy o možnost měření fáze, kde doposud bylo možné měřit pouze intenzitu. Toto rozšíření sestavy je důkladně popsáno a charakterizováno. Schopnosti optické sestavy jsou demonstrovány ve studii šíření spinových vln skrz Néelovu doménovou stěnu. Získané 2D mapy intenzity spinových vln ukazují, že propagace přes doménovou stěnu je ovlivněna topologicky vynucenou kruhovou Blochovou čarou ve středu doménové stěny a že režim propagace závisí na frekvenci spinových vln. V prvním režimu propagace se vytvoří dva svazky spinových vlny šířící se kolem kruhové Blochovy čáry, zatímco ve druhém režimu se spinové vlny šíří pouze středem. Fázově rozlišené µ-BLS měření odhaluje fázový po- sun spinových vln pro oba režimy. Mikromagnetické modelování spinových vln ukazuje rozrušení jejich fázových vlnoploch, které je třeba brát v úvahu při interpretaci měření a navrhování potenciálních zařízení. Mikromagnetické simulace ukazují, že vnější magnetické pole může být použito k pohybu kruhové Blochovy čáry ve stěně domény, a tedy k manipulaci spinových vln.
|
|
|
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.
|
|
|
Dispersion relation of magnonic crystals with nontrivial spatial distribution of magnetic anisotropy
Wojewoda, Ondřej ; Hamrle,, Jaroslav (referee) ; Flajšman, Lukáš (advisor)
Magnonics is a novel field of research dealing with the physics of spin waves, which are collective excitations of a magnetization. Magnonic crystals, the basic building blocks of magnonic circuits, allow extended control over the spin-wave dispersion. The periodic structure of magnonic crystals results in the formation of a complex band structure with a gap of forbidden frequencies. Periodic structures are conventionally prepared by a local modulation of material thickness or by a step change of saturation magnetization. The presented work deals with the theoretical verification of dispersion relations of magnonic crystals, where the periodicity of the system is achieved by the modulation of the direction of uniaxial magnetic anisotropy and by continuous change of saturation magnetization. For a better insight into the propagation of spin waves in a material with non-homogeneous magnetic properties, a theory describing the refraction and reflection of spin waves at the interface is presented and further verified by numerical simulations.
|
|
|
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.
|
|
|
Spin waves in non-trivial magnetic landscapes
Klíma, Jan ; Staňo, Michal (referee) ; Wojewoda, Ondřej (advisor)
Magnonics is a branch of physics dealing with spin waves, or their quanta – magnons. Spin waves are one of the candidates for beyond CMOS technology. Circuits and components utilizing the properties of spin waves have the potential to complement or replace the current technologies based on CMOS chips, which are nearing their physical limit. Information processing via spin waves requires the ability to effectively steer spin waves in magnonic circuits, especially in variously bent waveguides connecting individual circuit elements. Due to spin waves’ anisotropic behaviour, this remains on of the challenges to tackle. In the presented thesis, we used corrugating of the magnetic layer of the waveguides, which induces uniaxial magnetic anisotropy, with which we can control the magnetisation landscape in the waveguide with sub-micrometre precision. Using this approach, we can achieve zero-field-propagation of spin waves in desired modes in arbitrary directions. To aid our designs, we developed a model that analyses energy contributions and calculates the resulting effective magnetic field. Using this model and a thorough analysis of the dispersion relation, we designed a bent magnonic waveguide capable of steering spin waves, which we demonstrated by Brillouin light scattering microscopy.
|
|
|
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.
|
|
|
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.
|
|
|
Phase-resolved Brillouin light scattering: development and applications
Wojewoda, Ondřej ; Dubroka, Adam (referee) ; Urbánek, Michal (advisor)
Spinové vlny mají potenciál být použity jako nová platforma pro přenos a zpracování dat, protože mohou dosáhnout vlnových délek v rozsahu nanometrů a frekvencí v rozsahu terahertzů. K tomu, aby bylo možné navrhnout zařízení a logické obvody založené na spinových vlnách, je zapotřebí získat informace o prostorovém rozložení intenzity spinové vlny a pokud je to možné, také o jejich fázi. To lze měřit pomocí fázově rozlišeného fokuso-vaného Brillouinova rozptylu světla (µ -BLS). Předložená práce se zabývá rozšířením stávající optické sestavy o možnost měření fáze, kde doposud bylo možné měřit pouze intenzitu. Toto rozšíření sestavy je důkladně popsáno a charakterizováno. Schopnosti optické sestavy jsou demonstrovány ve studii šíření spinových vln skrz Néelovu doménovou stěnu. Získané 2D mapy intenzity spinových vln ukazují, že propagace přes doménovou stěnu je ovlivněna topologicky vynucenou kruhovou Blochovou čarou ve středu doménové stěny a že režim propagace závisí na frekvenci spinových vln. V prvním režimu propagace se vytvoří dva svazky spinových vlny šířící se kolem kruhové Blochovy čáry, zatímco ve druhém režimu se spinové vlny šíří pouze středem. Fázově rozlišené µ-BLS měření odhaluje fázový po- sun spinových vln pro oba režimy. Mikromagnetické modelování spinových vln ukazuje rozrušení jejich fázových vlnoploch, které je třeba brát v úvahu při interpretaci měření a navrhování potenciálních zařízení. Mikromagnetické simulace ukazují, že vnější magnetické pole může být použito k pohybu kruhové Blochovy čáry ve stěně domény, a tedy k manipulaci spinových vln.
|
guest ::
