Laditelnost feroických materiálů v THz spektrální oblasti

• Thesis title in Czech: Laditelnost feroických materiálů v THz spektrální oblasti
• Thesis title in English: Tunability of ferroic materials in the THz spectral domain
• Key words: laditelnost, feroelektrika, feroika
• English key words: tunability, ferroelectrics, ferroics
• Academic year of topic announcement: 2016/2017
• Thesis type: dissertation
• Department: Department of Condensed Matter Physics (32-KFKL)
• Supervisor: Ing. Christelle Kadlec, Dr.

Guidelines

Bude specifikováno ve studijním plánu doktoranda.

References

1. J. H. Haeni et al., Room-temperature ferroelectricity in strained SrTiO3, Nature 430,
758-761 (2004)
2. C. Kadlec et al., High tunability of the soft mode in strained SrTiO3/DyScO3
multilayers, J. Phys.: Condens. Matter 21, 115902 (2009)
3. D. Khomskii, Classifying multiferroics: Mechanisms and effects, Physics 2, 20 (2009)
4. Y. Tokura and N. Kida, Dynamical magnetoelectric effect in multiferroic oxides, Phil.
Trans. R. Soc. A 369, 3679-3694 (2011)
5. I. Živkovic et al., Ni3TeO6—a collinear antiferromagnet with ferromagnetic
honeycomb planes, J. Phys.: Condens. Matter 22, 056002 (2010)
6. R. Mathieu et al., Enhancement of antiferromagnetic interaction and transition
temperature in M3TeO6 systems (M = Mn, Co, Ni, Cu), Eur. Phys. J. B 86, 361 (2013)

Preliminary scope of work

Kontrola nad šířením terahertzového záření je jedním z hlavních úkolů nutných k tomu, aby
bylo možné vyvíjet aplikace v této spektrální oblasti. Tohoto cíle lze dosáhnout laděním
vlastností feroických materiálů, které by pak bylo možno používat jako aktivní komponenty.
Prokázali jsme laditelnost tenkých vrstev feroelektrického SrTiO3 epitaxně nanesených na
podložky DyScO3. Ačkoliv tyto struktury jsou vhodné pro modulování THz záření při
pokojové teplotě, jejich výrobní postup je příliš složitý pro sériovou výrobu. Naším cílem je
vyvinout struktury laditelné v terahertzové oblasti, které by bylo možno vyrobit snadněji.
Navrhujeme proto studovat odezvu běžných feroelektrik, jako např. tenkých vrstev Ba1-
xSrxTiO3 či Pb(Zr1-xTix)O3, v THz oblasti při přiložení vnějšího elektrického pole.
V posledních letech se objevily možnosti syntetizovat tzv. multiferoické materiály, vykazující
současně magnetické a elektrické uspořádání. V některých z nich se vyskytují rezonance
v THz oblasti, které by mělo být možné ovlivňovat elektrickým předpětím. V další části této
práce budeme studovat vybraná multiferoika s přiloženým elektrickým polem, jako např.
keramiky odvozené od teluridu nikelnatého Ni3TeO6.

Preliminary scope of work in English

Tunability of ferroic materials in the THz spectral domain
The control of propagation of THz waves is a major challenge in order to enable the use of
this frequency range in applications. This goal can be reached by tuning the properties of
ferroics which could then be used as active components.
We demonstrated the tunability of ferroelectric SrTiO3 thin films epitaxially grown on
DyScO3 substrates. Even though these structures are suitable for the modulation of the THz
waves at room temperature, their process of fabrication is too complex to allow a mass
production. We wish to develop THz tunable structures which could be more easily produced.
To this aim, we propose to study the response of common ferroelectrics, such as Ba1-xSrxTiO3
and Pb(Zr1-xTix)O3 thin films and ceramics, in the THz range while applying an electric field.
Since a few years, multiferroics, materials where the magnetic and electric orders are coupled,
can be synthesized. Some of them exhibit resonances in the THz range, which should be
tunable by an electric field. In another part of this work, we will study the physics of selected
multiferroics, such as nickel telluride-based ceramics, under an electric bias.