Zobrazování magnetických textur pomocí magnetooptického gradientního efektu
Loading...
Date
Authors
ORCID
Referee
Mark
A
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
Publisher
Vysoké učení technické v Brně. Fakulta strojního inženýrství
Abstract
Základy magnetooptiky (MO), oboru zkoumajícího vliv magnetických polí a magnetizace na šíření světla v hmotě, byly položeny před více než půldruhým stoletím. Od té doby se MO stala jednou z nejpoužívanějších metod magnetického zobrazování v mikroměřítku. Kromě MO Faradayova a Kerrova jevu, které jsou lineární v závislosti na magnetizaci, byly později objeveny efekty kvadratické v závislosti na magnetizaci (Voigtův nebo Cottonův-Moutonův jev) nebo závislé na gradientech magnetizace (gradientní jev). Zejména MO gradientní jev byl objeven jako poslední, ale protože zdobí pouze hranice magnetických domén, nepřitahoval zatím takový zájem jako Kerrův jev pro magnetické zobrazování. Tato práce zkoumá užitečnost magnetooptického gradientního jevu pro charakterizaci spinových konfigurací v nanorozměrech, jako jsou doménové stěny v kolmo zmagnetovaných materiálech. Představujeme nový experimentální přístup k odhalení vlastností MO gradientního jevu využitím jeho symetrie vzhledem k polarizaci světla. Dále analyticky vyjadřujeme odpovídající signál pomocí dostupného teoretického modelu. Porovnáním simulovaných signálů MO gradientního jevu získaných metodou přenosové matice a experimentálně získaných signálů zkoumáme možnost charakterizovat vnitřní spinovou strukturu magnetických doménových stěn v nanorozměrech.
Foundations of magneto-optics (MO), the field studying the influence of magnetic fields and magnetization on the propagation of light within matter, had been laid over a century and a half ago. Since then, MO has become one of the most widely used methods for magnetic imaging at the micro-scale. In addition to the MO Faraday and Kerr effects, which are linear in magnetization, effects quadratic in magnetization (Voigt or Cotton-Mouton effect) or dependent on magnetization-gradients (gradient effect) were later found. In particular, the MO gradient effect was the last to be discovered, but as it only decorated magnetic domain boundaries, it has not attracted so far the same interest as the Kerr effect for magnetic imaging. This work investigates the usefulness of the magneto-optical gradient effect to characterize nanoscale spin configurations, such as domain walls in perpendicularly magnetized materials. We present a novel experimental approach to reveal the properties of the MO gradient effect by exploiting its symmetries with respect to the polarization of light. Further, we analytically express the corresponding signal using an available theoretical model. By comparing simulated MO gradient effect signals obtained from the transfer matrix method and experimentally retrieved signals, we explore the possibility of characterizing the internal spin structure of nanoscale magnetic domain walls.
Foundations of magneto-optics (MO), the field studying the influence of magnetic fields and magnetization on the propagation of light within matter, had been laid over a century and a half ago. Since then, MO has become one of the most widely used methods for magnetic imaging at the micro-scale. In addition to the MO Faraday and Kerr effects, which are linear in magnetization, effects quadratic in magnetization (Voigt or Cotton-Mouton effect) or dependent on magnetization-gradients (gradient effect) were later found. In particular, the MO gradient effect was the last to be discovered, but as it only decorated magnetic domain boundaries, it has not attracted so far the same interest as the Kerr effect for magnetic imaging. This work investigates the usefulness of the magneto-optical gradient effect to characterize nanoscale spin configurations, such as domain walls in perpendicularly magnetized materials. We present a novel experimental approach to reveal the properties of the MO gradient effect by exploiting its symmetries with respect to the polarization of light. Further, we analytically express the corresponding signal using an available theoretical model. By comparing simulated MO gradient effect signals obtained from the transfer matrix method and experimentally retrieved signals, we explore the possibility of characterizing the internal spin structure of nanoscale magnetic domain walls.
Description
Keywords
magnetooptická mikroskopie, magnetooptický gradientní jev, kolmá magnetická anizotropie, Néelovy a Blochovy doménové stěny, diferenciální zobrazování, metoda přenosové matice, magneto-optical microscopy, magneto-optical gradient effect, perpendicular magnetic anisotropy, Néel and Bloch magnetic domain walls, differential imaging, transfer matrix method
Citation
MOLNÁR, T. Zobrazování magnetických textur pomocí magnetooptického gradientního efektu [online]. Brno: Vysoké učení technické v Brně. Fakulta strojního inženýrství. 2023.
Document type
Document version
Date of access to the full text
Language of document
en
Study field
bez specializace
Comittee
prof. RNDr. Tomáš Šikola, CSc. (předseda)
prof. RNDr. Jiří Spousta, Ph.D. (místopředseda)
prof. Mgr. Dominik Munzar, Dr. (člen)
doc. Mgr. Adam Dubroka, Ph.D. (člen)
prof. RNDr. Petr Dub, CSc. (člen)
prof. RNDr. Bohumila Lencová, CSc. (člen)
prof. RNDr. Jiří Petráček, Dr. (člen)
prof. RNDr. Radim Chmelík, Ph.D. (člen)
doc. Ing. Radek Kalousek, Ph.D. (člen)
doc. Ing. Miroslav Kolíbal, Ph.D. (člen)
doc. Ing. Stanislav Průša, Ph.D. (člen)
RNDr. Antonín Fejfar, CSc. (člen)
Date of acceptance
2023-06-20
Defence
Po otázkách oponenta bylo dále diskutováno:
Možné použití metody i na nanonstruktury na povrchu
Možnosti dynamického pozorování.
Student na otázky odpověděl.
Result of defence
práce byla úspěšně obhájena
Document licence
Standardní licenční smlouva - přístup k plnému textu bez omezení