Studium ultrarychlých spintronických procesů v magneticky uspořádaných látkách pomocí terahertzové spektroskopie

• Název práce v češtině: Studium ultrarychlých spintronických procesů v magneticky uspořádaných látkách pomocí terahertzové spektroskopie
• Název v anglickém jazyce: Study of ultrafast spintronic processes in magnetically ordered materials using terahertz spectroscopy
• Akademický rok vypsání: 2021/2022
• Typ práce: disertační práce
• Jazyk práce: čeština
• Ústav: Katedra chemické fyziky a optiky (32-KCHFO)
• Vedoucí / školitel: RNDr. Lukáš Nádvorník, Ph.D.
• Řešitel: skrytý - zadáno a potvrzeno stud. odd.
• Datum přihlášení: 02.08.2022
• Datum zadání: 02.08.2022
• Datum potvrzení stud. oddělením: 29.09.2022

Zásady pro vypracování

Navrhovaná práce se zaměřuje na využití emisní a transmisní terahertzové (THz) spektroskopie pro studium ultrarychlé odezvy základních spintronických jevů v materiálech relevantních pro aktuální spintronický výzkum. THz spektroskopie v časové doméně se v této oblasti stále více prosazuje jako ideální nástroj, jelikož kombinuje bezkontaktní charakterizaci tenzoru vodivosti s možností studovat dynamiku spinově polarizovaných elektrických proudů v časovém rozlišením v řádu desítek femtosekund. Díky tomuto frekvenčnímu oboru, pokrývajícímu oblast desetin až desítek THz, lze studovat mnohé excitace v pevných látkách (elektronový rozptyl, kmity krystalické mříže, antiferomagnetická rezonance, spin-orbitální interakce), ale zároveň neexcitovat mezipásové přechody, jak tomu bývá v optické spektroskopii. V tomto ohledu lze THz spektroskopické metody považovat za sondy ultrarychlých variant základních spintronických transportních jevů, jako jsou spinové a anomální Hallovy jevy, spin-orbitální krut nebo magnetoresistence. Navrhovaná práce se zaměří na jejich studium v moderních spintronických materiálech antiferomagnetického (AFM) uspořádání se speciálními symetriemi: kolineárním AFM CuMnAs, v němž bylo nedávno dosaženo elektrického a optického záznamu informace, a nové třídě magnetických materiálů – altermagnetů (RuO2, Mn3Si5, FeCrSb, CrSb a další). Podle dostupnosti vzorků a dalšího vývoje v problematice mohou být studovány také další relevantní spintronické materiály (např. dichalkogenidy přechodových kovů) nebo heterostruktury konvenčních magnetických tenkých vrstev na bázi feromagnet/těžký kov (např. Fe/Pt). Součástí práce může být také rozvoj existujícího experimentálního uspořádání směrem k vyšším THz frekvencím a implementace kryogenních technik.

Seznam odborné literatury

[1] J. M. D. Coey, Magnetism and Magnetic Materials (Cambridge University Press, Cambridge, 2010).
[2] S. L. Dexheimer, Terahertz Spectroscopy: Principles and Applications (CRC Press, Boca Raton, 2017).
[3] H. Kronmuller, S. Parkin, Handbook of Magnetism and Advanced Magnetic Materials (Wiley-Interscience, 2007).
[4] S. Maekawa, Spin Current, 1st ed (Oxford University Press, Oxford, 2012).
[5] T. Shinjō, Nanomagnetism and Spintronics (Elsevier, Amsterdam, New York, 2009).
[6] L. Šmejkal, J. Sinova, and T. Jungwirth, Altermagnetism: Spin-Momentum Locked Phase Protected by Non-Relativistic Symmetries, arXiv 2105.05820 (2021).
[7] Další vybraná časopisecká literatura.