Electrotransport properties of CuMnAs single crystals

• Thesis title in Czech: Elektrotransportní vlastnosti monokrystalu CuMnAs
• Thesis title in English: Electrotransport properties of CuMnAs single crystals
• Key words: Anizotropie|antiferomagnetismus|CuMnAs
• English key words: Anisotropy|antiferromagnetism|CuMnAs
• Academic year of topic announcement: 2022/2023
• Thesis type: rigorosum thesis
• Thesis language: angličtina
• Department: Department of Condensed Matter Physics (32-KFKL)
• Supervisor: RNDr. Klára Uhlířová, Ph.D.
• Author: hidden - assigned and confirmed by the Study Dept.
• Date of registration: 17.08.2023
• Date of assignment: 17.08.2023
• Confirmed by Study dept. on: 17.08.2023
• Date and time of defence: 26.10.2023 00:00
• Date of electronic submission: 17.08.2023
• Date of submission of printed version: 17.08.2023
• Date of proceeded defence: 26.10.2023

Guidelines

1. Student se seznámí s problematikou antiferomagnetických sloučenin CuMnAs
2. Budou vybrána monokrystalická zrna a pomocí rentgenové difrakce určena jejich orientace, složení vzorků bude ověřeno metodou EDS SEM.
3. Vzorky na měření elektrického odporu, magnetorezistencí a Hallova jevu budou vypreparovány z malých monokrystalických zrn. Pro přípravu bude použita elektronová litografie a fokusovaný iontový svzek (FIB)
4. Bude otestována funkčnost připravovaných vzorků, změřen elektrický odpor podél tetragonálních os monokrystalu a dále magnetorezistence a Hallův jev. Bude otestována reprodukovatelnost výsledků na více vzorcích.
5. Data budou přehledně graficky zpracována a porovnána s teoretickými modely. Výsledky budou prezentovány na katedrálním semináři.
6. Bude sepsána diplomovová práce a připraveny podklady pro odborné publikace

References

1 F. Máca et al, J Mag. Mag. Mater. 324 1606-1612 (2012)
2 K. Olejník et al. Nature Communications 15434 (2017)
3 L. Šmejkal et al. Physica Status Solidi RRR 11 1700044 (2017)
4 P. Wadley et al., Nature Communications 4, 2322 (2013)
5 K. Uhlířová et al., J. Alloys Compd. 650, 224-227 (2015)
6 P.J.W. Moll, Annual Review ofCondensed Matter Physics, 147–164 (2018).

Preliminary scope of work

CuMnAs je polokov s antiferomagnetickým uspořádáním při pokojové teplotě. V posledné době se těší pozornosti jak z hlediska experimentálního tak teoretického studia v oblastech antiferomagnetické spintroniky a tzv. fyziky Diracových fermionů. Naše nedávné studie objemových vzorků CuMnAs ukázala, že struktura i magnetické vlastnosti jsou velice citlivé na odchylky od složení. Zatímco stechiometrická sloučenina CuMnAs má ortorombickou strukturu a antiferomagnetické uspořádání pod 350-400 K, již při méně než 10% úbytku manganu se materiál stává tetragonálním a má vyšší Néelovu teplotu (až 508 K) než ortorombická fáze. Kvůli tomu, že tetragonální fáze byl dříve připravena pouze ve formě tenkých vrstev, mohly být transportní vlastnosti studovány pouze v bazální rovině tetragonální struktury. Navrhujeme přípravu malých vzorků s velmi dobře definovanými rozměry za účelem studie anizotropie elektrického odporu předpověděnou teoretickými výpočty.

Preliminary scope of work in English

CuMnAs is a room temperature antiferromagnetic semi-metal, which has recently attracted experimental and theoretical interest in the research fields of antiferromagnetic spintronic and physics of Dirac fermions.
Our current studies on bulk CuMnAs shows that the crystal structure and magnetic properties are very sensitive to the composition. While stoichiometric CuMnAs has orthorhombic structure and it orders antiferromagnetically below 350-400 K, already less than 10% of the Mn deficiency turns the material to tetragonal phase with higher Néel temperature (up to 508K) than in the orthorhombic case. Due to the fact that the tetragonal phase was only prepared in the form of thin films, the resistivity has been only studied in the basal plane of the tetragonal structure. We propose to fabricate a small transport devices with well defined dimension and study anisotropy predicted by theoretical models.