Ovládání spinového uspořádání v magnetických nanostrukturách pomocí rozhraní

• Název práce v češtině: Ovládání spinového uspořádání v magnetických nanostrukturách pomocí rozhraní
• Název v anglickém jazyce: Spin order control in magnetic nanostructures via interfaces
• Akademický rok vypsání: 2019/2020
• Typ práce: disertační práce
• Ústav: Fyzikální ústav UK (32-FUUK)
• Vedoucí / školitel: RNDr. Martin Veis, Ph.D.
• Konzultanti: Mgr. Jaroslav Hamrle, Ph.D.

Zásady pro vypracování

Současná situace v oblasti informačních technologií naznačuje potřebu značných konceptuálních změn. Rychlý vývoj zobrazovacích zařízení se stále zvyšujícím se rozlišením, posun v oblasti trojrozměrného zobrazování, a implementace nových softwarových nástrojů náročných na výpočetní výkon začínají klást značné nároky na zlepšení v oblasti přenosu, zpracování a ukládání dat. Na druhou stranu dosavadní používané koncepty začínají narážet na své fyzikální limity. Spinová elektronika je dynamicky se rozvíjejícím odvětvím v němž je jednotka informace uchována v orientaci spinu elektronu. Úspěšné zavedení spintronických zařízení do praxe však závisí na efektivní excitaci, kontrole a detekci spinu elektronu. V současné době se využívá spinových analogií fyzikálních jevů jako jsou Hallův jev, Hallova magnetorezistence, atd. S pomocí těchto jevů aplikovaných ve speciálně navržených nanostrukturách byla dosažena kontrola spinového uspořádání v látce. Nicméně účinnost této kontroly je třeba stále zvýšit. Jedou z možností je použít rozhraní jednotlivých materiálů která značně ovlivňují výsledné spinové uspořádání nanostruktur.
Experimentální metody využívající magnetooptických jevů jsou hojně využívány ke studiu magnetických vlastností materiálů. Tyto metody se vyznačují vysokou citlivostí, selektivní povahou, bezkontaktním snímáním, možností využití časově rozlišených experimentů a poměrně rychlou odezvou, která umožňuje měření povrchových hysterezních smyček a pozorování magnetických domén. Jsou mimo jiné schopny zprostředkovat důležité informace o profilech vrstevnatých systémů a charakteru rozhraní. V tenkých vrstvách je pak možné studovat vliv jejich struktury na spinové uspořádání. Kombinace spektroskopické elipsometrie a magnetooptické spektroskopie společně s odpovídajícími teoretickými modely poskytuje i unikátní možnost studia fyzikálních vlastností materiálů ve formě tenkých vrstev s tloušťkami až do jednotek nanometrů.
Náplní práce bude systematické studium spinového uspořádání fero- či antiferomagnetického materiálu a jeho změny pomocí rozhraní. Budou zkoumány rozdílné mechanismy kontroly spinového uspořádání jako je iontová migrace z paramagnetického oxidu do feromagnetického kovu, spin orbit torque efekt mezi fero- a antiferomagnetickým oxidem a paramagnetickým kovem, magnetoelektrická interakce mezi piezoelektrickým materiálem a feromagnetickým polovodičem, atd. Budou prováděny experimenty hloubkově rozlišené magnetooptické magnetometrie pro sledování spinového uspořádání v jednotlivých vrstvách magnetických nanostruktur. Magnetooptická spektroskopie společně s teoretickým modelováním poskytne důležitou informaci složení rozhraní a změnách jeho elektronové a magnetické struktury. Hloubkově rozlišená magnetooptická mikroskopie poslouží k pozorování ovládání spinového uspořádání fero- a antiferomagnetických materiálů po indukované změně na jejich rozhraní. Časově rozlišené, dvoubarevné magnetooptické experimenty na speciálně určených vlnových délkách světla pak umožní pozorování dynamiky magnetizace jednotlivých podmříží magnetických oxidů. Mezi studované materiály budou zahrnuty feromagnetické železité granáty, oxid Ceru dopovaný feromagnetickými ionty, ultratenké vrstvy kobaltu a jiné.

Seznam odborné literatury

[1] R. M. A. Azzam, N. M. Bashara, Ellipsometry and Polarized Light, North-Holland, Amsterdam / New York / Oxford 1977.
[2] Š. Višňovský, Optics in Magnetic Multilayers and Nanostructures, CRC Taylor & Francis, Boca Raton 2006.
[3] D. Craik, Magnetism, Wiley 1998
[4] A. Hubert, R. Schafer, Magnetic Domains, Springer 2000
Vybraný soubor původních prací týkajících se tématu. K dispozici u vedoucího práce.