Excitace a šíření spinových vln v magnonických krystalech připravených přímým zápisem fokusovaným iontovým svazkem
Loading...
Date
Authors
Křižáková, Viola
ORCID
Advisor
Referee
Mark
A
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
Publisher
Vysoké učení technické v Brně. Fakulta strojního inženýrství
Abstract
Paramagnetické niklem stabilizované tenké vrstvy plošně centrovaného kubického Fe, epitaxně narostené na monokrystalickém substrátu Cu(100) jsou známy svou schopností strukturní a magnetické fázové přeměny při ozáření iontovým svazkem, a to do prostorově centrované kubické struktury charakteristické feromagnetickými vlastnostmi. Monokrystalický Cu(100) substrát je možné také nahradit Si(100) s mezivrstvou Cu(100). Pomocí fokusovaného iontového svazku lze dále snadno lokálně modifikovat magnetické vlastnosti ozařované vrstvy. Tato metoda přímého zápisu magnetických struktur je alternativou k běžným litografickým technikám, nabízející nové jimi nedosažitelné možnosti. Připravené magnetické struktury následně využíváme k propagaci spinových vln. V práci je představen celý proces od růstu vrstev, přes přípravu mikrostruktur, až po studium jejich struktury a statických i dynamických magnetických vlastností. S využitím vektorového síťového analyzátoru studujeme ve vrstvách a v mikrostrukturách připravených fokusovaným iontovým svazkem feromagnetickou rezonanci a propagující se spinové vlny. Zdrojem spinových vln o definovaných vlnových vektorech jsou litograficky připravené koplanární vlnovody, sloužící také k induktivní detekci vln. Pomocí feromagnetické rezonance kvantitativně určujeme materiálové charakteristiky jako jsou saturační magnetizace a parametr útlumu a ze spekter propagujících módů následně určujeme charakteristiky spinových vln, které porovnáváme s dalšími feromagnetickými materiály.
Paramagnetic Ni-stabilized fcc Fe thin films epitaxially grown on Cu(100) are known for their capability to undergo ion-beam-induced phase transformation into ferromagnetic bcc phase. To bring these metastable films closer to the application, a Cu(100) substrate can be further substituted by Si(100) with a Cu(100) buffer layer. With the use of a focused ion beam, magnetic properties of the films can be locally tailored and modulated. Moreover, this alternative approach to the preparation of media suitable for spin-wave guidance provides patterning possibilities unattainable by conventional lithography techniques. Magnetic structures prepared in this way are studied by all-electrical spin-wave spectroscopy. This thesis covers the entire process from the metastable thin film growth, through the patterning, to structural studies and static and dynamic magnetic characterization. A broadband ferromagnetic resonance and propagating spin wave spectroscopy experiments are performed on focused-ion-beam-transformed continuous layers and microstructures. Microscale coplanar waveguides are used for inductive excitation and detection of spin waves with defined wavevectors. Magnetic properties such as saturation magnetization and damping are extracted from the ferromagnetic resonance measurements and characteristics of the propagating modes such as spin-wave decay length or group velocity are studied and compared with common ferromagnetic materials.
Paramagnetic Ni-stabilized fcc Fe thin films epitaxially grown on Cu(100) are known for their capability to undergo ion-beam-induced phase transformation into ferromagnetic bcc phase. To bring these metastable films closer to the application, a Cu(100) substrate can be further substituted by Si(100) with a Cu(100) buffer layer. With the use of a focused ion beam, magnetic properties of the films can be locally tailored and modulated. Moreover, this alternative approach to the preparation of media suitable for spin-wave guidance provides patterning possibilities unattainable by conventional lithography techniques. Magnetic structures prepared in this way are studied by all-electrical spin-wave spectroscopy. This thesis covers the entire process from the metastable thin film growth, through the patterning, to structural studies and static and dynamic magnetic characterization. A broadband ferromagnetic resonance and propagating spin wave spectroscopy experiments are performed on focused-ion-beam-transformed continuous layers and microstructures. Microscale coplanar waveguides are used for inductive excitation and detection of spin waves with defined wavevectors. Magnetic properties such as saturation magnetization and damping are extracted from the ferromagnetic resonance measurements and characteristics of the propagating modes such as spin-wave decay length or group velocity are studied and compared with common ferromagnetic materials.
Description
Keywords
magnonika, excitace a detekce spinových vln, feromagnetická rezonance, spektroskopie propagujících se spinových vln, metastabilní tenké vrstvy, magnetická fázová přeměna, magnonics, spin wave excitation and detection, ferromagnetic resonance, propagating spin-wave spectroscopy, metastable thin films, magnetic phase transformation
Citation
KŘIŽÁKOVÁ, V. Excitace a šíření spinových vln v magnonických krystalech připravených přímým zápisem fokusovaným iontovým svazkem [online]. Brno: Vysoké učení technické v Brně. Fakulta strojního inženýrství. 2018.
Document type
Document version
Date of access to the full text
Language of document
en
Study field
Fyzikální inženýrství a nanotechnologie
Comittee
prof. RNDr. Tomáš Šikola, CSc. (předseda)
prof. RNDr. Miroslav Liška, DrSc. (místopředseda)
prof. RNDr. Bohumila Lencová, CSc. (člen)
prof. RNDr. Jiří Komrska, CSc. (člen)
prof. RNDr. Petr Dub, CSc. (člen)
prof. RNDr. Radim Chmelík, Ph.D. (člen)
prof. RNDr. Jiří Spousta, Ph.D. (člen)
prof. RNDr. Eduard Schmidt, CSc. (člen)
prof. RNDr. Pavel Zemánek, Ph.D. (člen)
RNDr. Antonín Fejfar, CSc. (člen)
doc. Ing. Radek Kalousek, Ph.D. (člen)
Date of acceptance
2018-06-18
Defence
Jak fyzikálně funguje buzení spinových vln pomocí vlnovodů?
Mohla byste prosím podat podrobnější výklad k obrázkům uvedeným na straně 27?
Jaká je hloubka pronikání elektronů při použití metody LEED?
Result of defence
práce byla úspěšně obhájena
Document licence
Standardní licenční smlouva - přístup k plnému textu bez omezení