Optical and magneto-optical studies of ferrimagnetic garnets for photonic and spintronic applications
| Thesis title in Czech: | Studie optických a magnetooptických vlastností ferrimagnetických granátů pro fotonické a spintronické aplikace |
|---|---|
| Thesis title in English: | Optical and magneto-optical studies of ferrimagnetic garnets for photonic and spintronic applications |
| Key words: | Ferrimagnetický granát, Magnetooptická spektroskopie, Pulzní laserová depozice, Tenké vrstvy, Metalo-organická dekompozice |
| English key words: | Ferrimagnetic garnet, Magneto-optical spectroscopy, Pulsed laser deposition, Thin films, Metallo-organic decomposition |
| Academic year of topic announcement: | 2014/2015 |
| Thesis type: | dissertation |
| Thesis language: | angličtina |
| Department: | Institute of Physics of Charles University (32-FUUK) |
| Supervisor: | RNDr. Martin Veis, Ph.D. |
| Author: | hidden - assigned and confirmed by the Study Dept. |
| Date of registration: | 15.09.2015 |
| Date of assignment: | 15.09.2015 |
| Confirmed by Study dept. on: | 02.10.2015 |
| Date and time of defence: | 22.09.2020 12:00 |
| Date of electronic submission: | 03.03.2020 |
| Date of submission of printed version: | 03.03.2020 |
| Date of proceeded defence: | 22.09.2020 |
| Opponents: | Mgr. Adam Dubroka, DrSc. |
| Dr. Karel Výborný | |
| Advisors: | RNDr. Roman Antoš, Ph.D. |
| RNDr. Klára Uhlířová, Ph.D. | |
| Guidelines |
| Cílem práce je systematické studium optických, magnetických a magnetooptických vlastností nových magnetických materiálů a jejich funkčních nanostruktur se zaměřením na pochopení základních fyzikálních principů zodpovědných za zvýšení magnetooptické odezvy a spinové orientace. Optické vlastnosti budou zkoumány spektroskopickou elipsometrií. Magnetické a magnetooptické vlastnosti budou studovány magnetooptickou spektroskopií, magnetometrií a mikroskopií. Tyto měřící techniky jsou k dispozici na Fyzikálním ústavu UK. Získané experimentální výsledky optické a magnetooptické spektroskopie budou konfrontovány s pokročilými teoretickými výpočty založenými na maticovém formalismu pro šíření světla v anizotropních materiálech. To povede k získání spektrální závislosti tenzoru permitivity nových materiálů jenž je korelována s elektronovou strukturou. Magnetometrická měření společně s magnetooptickou mikroskopií poslouží ke sledování změny směru magnetizace a spinové akumulace s prostorovým rozlišením. To pomůže detailně pozorovat a popsat fyzikální mechanismy které jsou důležité pro kontrolu orientace spinu. Navíc tyto experimenty umožní testování funkčnosti nových spintronických zařízení. Získané výsledky budou též porovnávány s výsledky strukturní analýzy provedené v rentgenových laboratořích katedry fyziky kondenzovaných látek. |
| References |
| 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. E. Palik, Handbook of Optical Constants of Solids, Academic Press, New York 1998. B. Di Bartolo, Optical Interactions in Solids, John Wiley & Sons, New York 1968. Vybraný soubor původních prací týkajících se tématu. K dispozici u vedoucího práce. |
| Preliminary scope of work |
| 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. Integrované fotonické čipy používající nové typy integrovaných laserových zdrojů, modulátorů a detektorů prokazují svoje schopnosti v oblasti optického přenosu a zpracování dat. Pro konečné aplikace těchto čipů je však navíc potřeba integrace magnetooptických izolátorů a cirkulátorů. To vede k rozdílné absorpci v dopředném a zpětném směru šíření optické vlny. Integrace těchto prvků však zůstává velmi obtížná a dosavadní pokusy v této oblasti zatím nedosáhly kýženého výsledku. Důvodem je strukturní nekompatibilita klasických magnetooptických materiálů se současnou polovodičovou technologií vedoucí ke značnému snížení jejich magnetooptické odezvy. 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. |