velikost textu

Dynamic control of magnetization for spintronic applications studied by magneto-optical methods

Upozornění: Informace získané z popisných dat či souborů uložených v Repozitáři závěrečných prací nemohou být použity k výdělečným účelům nebo vydávány za studijní, vědeckou nebo jinou tvůrčí činnost jiné osoby než autora.
Název:
Dynamic control of magnetization for spintronic applications studied by magneto-optical methods
Název v češtině:
Dynamické ovládání magnetizace pro spintronické aplikace studované magnetooptickými metodami
Typ:
Disertační práce
Autor:
Bc. Martin Zahradník
Školitel:
RNDr. Martin Veis, Ph.D.
Oponenti:
Gervasi Herranz
Ing. Dominik Legut, Ph.D.
Konzultant:
RNDr. Roman Antoš, Ph.D.
Id práce:
149766
Fakulta:
Matematicko-fyzikální fakulta (MFF)
Pracoviště:
Fyzikální ústav UK (32-FUUK)
Program studia:
Fyzika (P1701)
Obor studia:
Kvantová optika a optoelektronika (4F6)
Přidělovaný titul:
Ph.D.
Datum obhajoby:
28. 6. 2019
Výsledek obhajoby:
Prospěl/a
Jazyk práce:
Angličtina
Klíčová slova:
magnetooptický Kerrův jev, pulsní laserová depozice, epitaxní pnutí, tenzor permitivity, perovskitové oxidy
Klíčová slova v angličtině:
magneto-optical Kerr effect, pulsed laser deposition, epitaxial strain, permittivity tensor, perovskite oxides
Abstrakt:
V této práci byly systematicky studovány dva mechanismy, jež hrají důležitou roli v přípravě tenkých vrstev magnetických oxidů. Prvním z nich byl vliv epitaxního pnutí na výsledné magnetooptické vlastnosti tenkých vrstev La2/3Sr1/3MnO3 (LSMO). Studované vrstvy byly vyrobeny pulsní laserovou depozicí na čtyřech různých substrátech, což zajistilo širokou škálu indukovaného epitaxního pnutí. Bylo zjištěno, že magnetické vlastnosti se zhoršují s rostoucí hodnotou epitaxního pnutí, což bylo očekáváno kvůli narůstající deformaci základní buňky a kvůli efektu magneticky inertní vrstvy. Kombinace spektroskopické elipsometrie a magnetooptické Kerrovy spektroskopie byla použita k získání spekter diagonálních a nediagonálních členů tenzoru permitivity. Spektra nediagonálních členů potvrdila u všech vzorků přítomnost dvou dříve pozorovaných elektronových přechodů. Navíc byl nalezen ještě další elektronový přechod kolem 4.3 eV, a to pouze ve spektrech vzorků s tlakovým pnutím. Byla navržena klasifikace tohoto přechodu jako paramagnetického přechodu krystalového pole Mn t2g → eg, což bylo dále podpořeno i výpočty z prvních principů. Byla tak demonstrována klíčová role pnutí v ovládání elektronové struktury tenkých vrstev perovskitů. Dynamickou aplikací pnutí pomocí piezoelektrické mezivrstvy nebylo dosaženo předpokládaných výsledků, je nutné další vylepšení přenosu pnutí z piezoelektrické vrstvy do vrstvy LSMO. Druhým studovaným mechanismem byl vliv miscutu substrátu na magnetizační dynamiku v SrRuO3 (SRO). Podle očekávání bylo zjištěno, že vysoký miscutový úhel vede k potlačení souběžného růstu několika krystalových orientací. Pomocí mikroskopie magnetických sil bylo ukázáno, že přítomnost více krystalových orientací SRO vede k vyšší hustotě krystalových poruch, jež působí jako záchytná nebo nukleační centra magnetických domén, což má posléze za následek zhoršení magnetických vlastností. Bylo ukázáno, že použití substrátu s vysokým miscutovým úhlem je důležité pro výrobu vysoce kvalitních tenkých vrstev SRO s nízkou hustotou krystalových poruch a výbornými magnetickými vlastnostmi.
Abstract v angličtině:
Two important mechanisms in preparation of ultrathin films of magnetic oxides were systematically investigated in this work. First, influence of epitaxial strain on resulting magneto-optical properties of La2/3Sr1/3MnO3 (LSMO) ultrathin films was studied. The investigated films were grown by pulsed laser deposition on four different substrates, providing a broad range of induced epitaxial strains. Magnetic properties were found to deteriorate with increasing value of the epitaxial strain, as expected due to the unit cell distortion increasingly deviating from the bulk and effect of the magnetically inert layer. A combination of spectroscopic ellipsometry and magneto-optical Kerr effect spectroscopy was used to determine spectra of the diagonal and off-diagonal elements of permittivity tensor. The off-diagonal elements confirmed presence of two previously reported electronic transitions in spectra of all films. Moreover, they revealed another electronic transition around 4.3 eV only in spectra of films grown under compressive strain. We proposed classification of this transition as crystal field paramagnetic Mn t2g → eg transition, which was further supported by ab initio calculations. A key role of strain in controlling electronic structure of ultrathin perovskite films was demonstrated. Dynamic application of strain via use of piezoelectric underlayer remained inconclusive, requiring further improvement of the strain transfer from the piezoelectric layer into the LSMO. Second, influence of substrate miscut on magnetization dynamics in SrRuO3 (SRO) was studied. As expected we found that high miscut angle leads to suppression of multi-variant growth. By means of magnetic force microscopy we showed that presence of multiple SRO variants leads to higher density of defects acting as pinning or nucleation sites for the magnetic domains, which consequently results in deterioration of magnetic properties. We demonstrated that use of vicinal substrate with high miscut angle is important for fabrication of high quality SRO ultrathin films with low density of crystallographic defects and excellent magnetic properties.
Dokumenty
Stáhnout Dokument Autor Typ Velikost
Stáhnout Text práce Bc. Martin Zahradník 16.72 MB
Stáhnout Abstrakt v českém jazyce Bc. Martin Zahradník 107 kB
Stáhnout Abstrakt anglicky Bc. Martin Zahradník 106 kB
Stáhnout Posudek vedoucího RNDr. Martin Veis, Ph.D. 73 kB
Stáhnout Posudek oponenta Gervasi Herranz 463 kB
Stáhnout Posudek oponenta Ing. Dominik Legut, Ph.D. 75 kB
Stáhnout Záznam o průběhu obhajoby 232 kB