Nové materiály pro spintroniku
| Thesis title in Czech: | Nové materiály pro spintroniku |
|---|---|
| Thesis title in English: | New materials for spintronics |
| Key words: | spintronika, spin-orbitální interakce, pevné látky, ab initio výpočty, materiály, GMR, AMR |
| English key words: | spintronics, spin-orbit interaction, solids, ab initio calculations, materials, GMR, AMR |
| Academic year of topic announcement: | 2024/2025 |
| Thesis type: | Bachelor's thesis |
| Thesis language: | |
| Department: | Department of Condensed Matter Physics (32-KFKL) |
| Supervisor: | doc. RNDr. Karel Carva, Ph.D. |
| Author: | |
| Advisors: | doc. RNDr. Ilja Turek, DrSc. |
| Guidelines |
| 1. Seznámení se s vybranou metodou pro výpočet elektronového transportu
2. Seznámení s fyzikálními jevy studovanými v rámci oboru spintronika 3. Studium výše zmíněných transportních vlastností nebo anizotropie pro konkrétní pevné látky (PL) za pomoci moderních metod výpočtu PL programy založených na prvotních principech (tedy bez fenomenologických parametrů). |
| References |
| 1. N. W. Ashcroft, N.D. Mermin, Solid State Physics, Harcourt College Publishers, Philadelphia 1976
2. P. Strange, Relativistic Quantum Mechanics, Cambridge University Press, Cambridge 1998 3. Tsymbal, Zutic, Handbook of Spin Transport and Magnetism, Taylor&Francis, New York 2012 |
| Preliminary scope of work |
| Transportní vlastnosti spinově polarizovaných systemů jsou klíčem k pochopení gigantické magnetoresistance (GMR), za jejíž objev byla v roce 2007 udělena Nobelova cena A. Fertovi a P. Grünbergovi. Objev GMR stimuloval intensivní výzkum vedoucí k mnoha novým konceptům, jevům a zařízením s potenciálními aplikacemi v high-density information storage. Tyto poznatky související se spinovým transportem daly potom vzniknout novému odvětví nazvanému spintronika.
Předchůdce jevu GMR, anisotropní magnetoresistance (AMR) v objemových ferromagnetech, byl pozorován podstatně dříve, spolu s dalším důležitým galvanomagnetickým jevem, anomálním Hallovým jevem (AHE). Novou a zajímavější variantu AMR představuje tunelovací anisotropická magnetoresistence (TAMR), kdy kritická část transportu probíhá přes nevodivé (tunelovací) prostředí. Toto umožňuje docílit při vhodné kombinaci tunelovací bariéry a feromagnetu podstatně vyšší anisotropie než je pozorována u běžného AMR. Další vlastností s velkým významem pro spintroniku je magnetokrystalická anisotropie, související úzce se stabilitou uložených dat a možností zvyšovat hustotu ukládaných dat. Většina těchto jevů závisí na intenzitě spin-orbitální interakce (SOI), její správné zahrnutí do výpočtu je tedy zásadní pro správný popis situace. V práci se řešitel bude zabývat studiem vybraných materiálů z hlediska jejich vhodnosti pro spintronické aplikace, a to zejména v těch aspektech které souvisí se SOI. Požadované znalosti: základy kvantové mechaniky (poruchový počet, kvantování momentu hybnosti) a speciální teorie relativity. Práce je vhodná pro zájemce o pokračování v magisterském studiu. |
| Preliminary scope of work in English |
| The precursor of GMR, the anisotropic magnetoresistance (AMR) in bulk ferromagnets was observed already long time ago, similarly as another important galvanomagnetic phenomenon, namely, the anomalous Hall effect (AHE). A new and more interesting version of AMR is the tunneling anisotropic magnetoresistance (TAMR), where the critical part of transport occurs at an insulating (tunneling) region. Employing a well chosen combination of tunneling barrier and ferromagnet this allows to achieve much higher anisotropies than those corresponding to common AMR. Another property with high significance for spintronics is the magnetocrystalline anisotropy, corresponding to the stability of stored data and the possibility to increase the data density.
Most of these phenomena rest heavily on the spin-orbit interaction (SOI) in presence of spin-polarized electrons of a solid, its inclusion is thus crucial for correct description of the situation. During the thesis selected materials are to be studied with respect to its applicability in spintronics. Requirements: basic quantum mechanics (perturbation theory, angular momentum quantization) and special theory of relativity. |