Rozhraním kontrolované magnetické vlastnosti nanostruktur

• Název práce v češtině: Rozhraním kontrolované magnetické vlastnosti nanostruktur
• Název v anglickém jazyce: Magnetic properties of nanustructured controlled by interfaces
• Akademický rok vypsání: 2021/2022
• Typ práce: disertační práce
• Jazyk práce: čeština
• Ústav: Fyzikální ústav UK (32-FUUK)
• Vedoucí / školitel: RNDr. Jakub Zázvorka, Ph.D.
• Řešitel: RNDr. Lukáš Nowak - zadáno a potvrzeno stud. odd.
• Datum přihlášení: 28.07.2021
• Datum zadání: 28.07.2021
• Datum potvrzení stud. oddělením: 30.09.2021
• Konzultanti: RNDr. Martin Veis, Ph.D.

Zásady pro vypracování

Konvenční materiály pro použití v informačních technologiích a počítačové čipy v současné době pomalu narážejí na své fyzikální limity. Jedním z možných směrů vývoje nových zařízení na zpracování a ukládání dat je spinová elektronika. Ta využívá vlastnosti elektronu zvané spin a manipulace s ním. 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,apod. S pomocí těchto jevů aplikovaných ve speciálně navržených strukturách byla dosažena kontrola spinového uspořádání v látce. Účinnost této kontroly a rychlost ovlivnění spinového uspořádání je třeba stále zvýšit. Jedou z možností je použít rozhraní jednotlivých materiálů která značně ovlivňují výsledné magnetické uspořádání nanostruktur.
Práce je zaměřena na systematické studium vlivu rozhraní v kovových nanostrukturách na jejich spinové uspořádání za účelem získání přesně definované magnetické odezvy. V rámci práce budou připraveny struktury s různými rozhraními v závislosti na typu materiálových vrstev a podmínek jejich přípravy. Bude též využito iontového děla pro in-situ úpravu rozhraní během depozice. Pro charakterizaci připravených vzorků poslouží experimentální metody využívající magnetooptických jevů, které 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.

Seznam odborné literatury

J.M.D. Coey, Magnetism and Magnetic Materials, Cambridge University Press, Cambridge 2010.
S. Chikazumi, Physics of Ferromagnetism, Oxford University Press, Oxford 1997.
A. Manchon et al., Current-induced spin-orbit torques in ferromagnetic and antiferromagnetic systems, Rev. Mod. Phys. 91, 035004 (2019).
L.C. Garnier et al., Stripe domains reorientation in ferromagnetic films with perpendicular magnetic anisotropy, J. Phys. Mater. 3, 024001 (2020).
C.O. Avci, G.S.D. Beach and P. Gambardella, Effects of transition metal spacers on spin-orbit torques, spin Hall magnetoresistance, and magnetic anisotropy of Pt/Co bilayers, Phys. Rev. B 100, 235454 (2019).
L. Koch, F. Samad, M. Lenz, O. Hellwig, Manipulating the energy balance of perpendicular-anisotropy systhetic antiferromagnets by He+-ion irradiation. Phys. Rev. Appl. 13, 024029 (2020).
Y. Fu, Temperature dependence of perpendicular magnetic anisotropy in CoFeB thin films, Appl. Phys. Lett. 108, 142403 (2016).
G. Yu et al., Room-temperature creation and spin-orbit torque manipulation of skyrmions in thin films with engineered asymmetry, Nano Lett. 16, 1981-1988 (2016).
R. Lo Conte et al., Role of B diffusion in the interfacial Dzyaloshinskii-Moriya interaction in Ta/Co20Fe60B20/MgO nanowires, Phys. Rev. B 91, 014433 (2015).
R. M. A. Azzam, N. M. Bashara, Ellipsometry and Polarized Light, North-Holland, Amsterdam / New York / Oxford 1977.
Š. Višňovský, Optics in Magnetic Multilayers and Nanostructures, CRC Taylor & Francis, Boca Raton 2006.