Strukturní, optická a magnetická charakterizace ultratenkých vrstev a povrchů - NOOE122

• Anglický název: Structural, Optical and Magnetic Characterisation of Ultrathin Films and Surfaces
• Zajišťuje: Fyzikální ústav UK (32-FUUK)
• Fakulta: Matematicko-fyzikální fakulta
• Platnost: od 2006
• Semestr: letní
• E-Kredity: 3
• Rozsah, examinace: letní s.:2/0, Zk [HT]
• Počet míst: neomezen
• Minimální obsazenost: neomezen
• 4EU+: ne
• Virtuální mobilita / počet míst pro virtuální mobilitu: ne
• Stav předmětu: vyučován
• Jazyk výuky: čeština
• Způsob výuky: prezenční
• Způsob výuky: prezenční
• Garant: Mgr. Miroslav Nývlt

Anotace

čeština

Poslední úprava: G_F (29.05.2006)

Cílem přednášky je podání přehledu experimentálních fyzikálních přístupů, jež jsou v současnosti používány při vývoji moderních magnetických materiálů pro budoucí aplikace v magnetickém záznamu informace, v optoelektronice a magnetoelektronice. Přednáška bude zahrnovat přípravu a strukturní charakterizaci povrchů a ultratenkých vrstev různými metodami. Poté bude hlavní důraz kladen na různé experimentální přístupy, kde je systém excitován fotony či elektrony a potřebná informace o studovaném vzorku je získána pomocí detekovaných fotonů či elektronů.

angličtina

Poslední úprava: G_F (29.05.2006)

The aim of the lecture is to give an overview of experimental physical approaches which are presently used to develop modern magnetic materials for future applications in magnetic recording, optoelectronics and magnetoelectronics. The scope of the lecture will include preparation and structural characterization of surfaces and ultrathin films by different methods. Then, the emphasis will be put on different experimental techniques which excite the studied system by photons or electrons and retrieve the required information about the studied specimen from detected photons or electrons.

Literatura

Poslední úprava: G_F (29.05.2006)

1. D. P. Woodruff and T. A. Delchar, Modern techniques of surface science, Cambridge University press, Cambridge 1986, ISBN 0-521-30602-7.

2. H. Bubert and H. Jenett (Eds.), Surface and Thin Film Analysis, Wiley-VCH Verlag GmbH Weinheim, 2002.

3. B. Heinrich and J. A. C. Bland (Eds.), Ultrathin Magnetic Structures I and II, Springer-Verlag, Heidelberg, 1994.

4. G. Ertl and J. Kuppers, Low Energy Electrons and Surface Chemistry, VCH Verlagsgesellschaft mbH, Weinheim, 1985, ISBN 3-527-26056-0.

5. S. Hufner, Photoelectron Spectroscopy, Springer-Verlag, Berlin, 1995 (and 2004), ISBN 3-540-19108-9.

6. M. Mansuripur, The physical principles of magneto-optical recording, Cambridge Univ. Press, Cambridge, 1998.

7. K. H. Bennemann (Ed.), Nonlinear Optics in Metals, Clarendon Press, Oxford, 1998.

8. L. E. C. van de Leemput and H. van Kempen, Scanning tunnelling microscopy, Rep. Prog. Phys. 55, 1165 (1992).

9. F. Besenbacher, Scanning tunnelling microscopy studies of metal surfaces, Rep. Prog. Phys. 59, 1737 (1996).

10. H. Ebert and G. Schutz (Eds.), Spin-Orbit Influenced spectroscopies of Magnetic Solids, Springer-Verlag, Berlin 1996, ISBN 3-540-60843-5.

11. A. Hubert and R. Schafer, Magnetic domains: the analysis of magnetic microstructures, Springer, Berlin, 1998.

Sylabus

čeština

Poslední úprava: G_F (29.05.2006)

Úvod
Význam ultratenkých vrstev a povrchů pro aplikace (optoelektronika, magnetický záznam, magneto-optický záznam); příprava čistých povrchů (ultravysoké vakuum, kontaminace povrchů a čištění, adsorpce povrchově analytické metody); metody přípravy ultratenkých vrstev.

Krystalografie povrchů, elektronová difrakce a metody skenovací sondy
Symetrie povrchu, elektronová difrakce - kvalitativní úvahy; princip a aplikace difrakce nízkoenergetických elektronů (LEED) a difrakce vysokoenergetických elektronů (RHEED); skenovací tunelová mikroskopie (STM) a mikroskopie atomové síly (AFM) při studiu morfologie povrchu.

Elektronové spektroskopie
Elektronové zdroje; přístroje pro detekci a energetickou analýzu povrchů; Augerova elektronová spektroskopie (AES) - princip, spektrální informace a kvantifikace; spektroskopie elektronových energetických ztrát (EELS).

Spektroskopie fotoelektronů
Klasická a inverzní fotoemise; vícefotonová fotoemise; aplikace při studiu povrchových stavů a stavů adsorbátů; časově rozlišená dvoufotonová fotoemise (femtosekundová dynamika elektronů); UPS a XPS.

Magneto-optický Kerrův jev
Základní principy; experimentální konfigurace; teoretické přístupy; kvantitativní popis;

magneto-optická magnetometrie a spektroskopie; praktická aplikace na různé systémy.

Generace druhé optické harmonické (SHG)
Obecné předpoklady; SHG na površích a rozhraních; typické laserové excitační zdroje

a detektory generovaných fotonů; experimenty s čerpacím a detekčním pulsem (pump-probe) - relaxační procesy; charakterizace laserových pulsů; studium nemagnetických a magnetických povrchů a vrstev.

Proces přemagnetování
Magnetické domény; optická kerrovská mikroskopie, mikroskopie magnetické síly (MFM); spinově polarizovaná skenovací tunelová mikroskopie (SPSTM); typické případy přepínání magnetizace; přepínání magnetizace v nanostrukturách.

angličtina

Poslední úprava: G_F (29.05.2006)

Introduction
Importance of ultrathin films and surfaces for applications (optoelectronics, magnetic recording, magneto-optical recording, magnetoelectronics); preparation of clean surfaces (Ultra-High-Vacuum, surface contamination and cleaning, adsorption, surface analytical techniques); methods for growth of ultrathin films.

Surface crystallography, electron diffraction and scanning probe methods
Surface symmetry; electron diffraction - qualitative considerations; principle and applications of Low-energy Electron Diffraction (LEED) and High-energy Electron diffraction (RHEED); Scanning Tunnelling Microscopy (STM) and Atomic Force Microscopy (AFM) for studies of surface morphology.

Electron spectroscopies
Electron sources, electron detection and energy analysis devices; Auger electron spectroscopy (AES) - principle, spectral information and quantification; Electron Energy-loss Spectroscopy (EELS).

Photoelectron spectroscopies
Classical and Inverse photoemission; More-photon photoemission; application to studies of surface and adsorbate states; Time-resolved two-photon photoemission (femtosecond electron dynamics); UPS and XPS.

Magneto-optical Kerr effect
Basic principles; experimental configurations; theoretical approaches; quantitative description; magneto-optical magnetometry and spectroscopy; practical applications to different systems.

Optical second harmonic generation (SHG)
General considerations; SHG at surfaces and interfaces; typical excitation laser sources and detectors of generated photons; pump-probe experiments - relaxation processes; characterization of laser pulses; studies of non-magnetic or magnetic surfaces and layers.

Magnetization reversal process
Magnetic domains; optical Kerr microscopy; Magnetic force microscopy (MFM); Spin-polarized Scanning Tunnelling Microscopy (SPSTM); typical cases of magnetization reversal; reversal in nanostructures.