Bachelor's Thesis

Parametric pumping as a short-wavelength spin-wave source

Final Thesis 2.76 MB

Author of thesis: Bc. Dominik Pavelka

Acad. year: 2022/2023

Supervisor: Ing. Jakub Holobrádek

Reviewer: Ing. Oleksii Zadorozhnii

Abstract:

Spin waves have the potential to play a key role in modern information technology as they can carry information with minimal energy losses. In order to implement spin-wave based devices in logic circuits, it is necessary to miniaturize these components. For this purpose, short-wavelength spin waves and efficient methods to excite them are needed. This bachelor thesis deals with the method of excitation of spin waves by parametric pumping. It discusses the theory needed to understand this issue, and most importantly it captures the process of plannig and performing an experiment. A sample with nano-antennas suitable for parametric pumping of short-wavelength spin waves was designed and fabricated for the experiment. Measurement results on this sample confirm the presence of parametrically pumped spin waves and show their dependence on the frequency and amplitude of the excitation field. This work contributes to expanding our understanding of parametric pumping of spin waves and will be followed by further research utilizing the results obtained in this work.

Keywords:

magnonics, spin waves, parametric pumping, nonlinear spin waves excitation, nanoantennas, litography

Date of defence

22.06.2023

Result of the defence

Defended (thesis was successfully defended)

znamkaAznamka

Grading

A

Process of defence

Po otázkách oponenta bylo dále diskutováno: Geometrické uspořádání experimentu. Interferometr použitý v experimentu. Možnost překlopení spinu. Student na otázky odpověděl.

Language of thesis

Czech

Faculty

Fakulta strojního inženýrství

Department

Institute of Physical Engineering

Study programme

Physical Engineering and Nanotechnology (B-FIN-P)

Composition of Committee

prof. RNDr. Tomáš Šikola, CSc. (předseda)
prof. RNDr. Jiří Spousta, Ph.D. (místopředseda)
prof. RNDr. Bohumila Lencová, CSc. (člen)
prof. RNDr. Radim Chmelík, Ph.D. (člen)
prof. RNDr. Petr Dub, CSc. (člen)
doc. Ing. Stanislav Průša, Ph.D. (člen)
prof. Ing. Miroslav Kolíbal, Ph.D. (člen)
doc. Mgr. Vlastimil Křápek, Ph.D. (člen)
prof. Ing. Jan Čechal, Ph.D. (člen)
doc. Ing. Miroslav Bartošík, Ph.D. (člen)
doc. Ing. Radek Kalousek, Ph.D. (člen)
RNDr. Antonín Fejfar, CSc. (člen)

Supervisor’s report
Ing. Jakub Holobrádek

Student Dominik Pavelka v rámci své bakalářské práce Parametrické pumpování jako zdroj krátkovlnných spinových vln vypracoval kvalitní rešeršní studii zaměřenou na buzení spinových vln s důrazem na metodu parametrického pumpování. Poznatky z této rešerše následně umně využívá v experimentální části, kde navrhuje a vyrábí vzorek vhodný pro pozorování spinových vln vybuzených právě parametrickým pumpováním. Obzvláště bych vypíchnul, že s touto metodou jsme doposud ve skupině neměli žádné zkušenosti a Dominik tak v daném tématu začínal prakticky od nuly.

Přes pomalejší rozjezd se zpracováním práce v pozdějších fázích student prokázal mimořádný tah na branku a svědomitost projevující se hlavně v důsledném zapracovávání připomínek a práci s odbornou literaturou. Dále bych rád vyzvedl Dominikovu samostatnost při výrobním procesu v čisté laboratoři a šíři různých vědeckých činností, které si při vypracování práce osvojil – výroba vzorku pomocí vícekrokové elektronové litografie, měření spinových vln metodou Brillouinova rozptylu světla, analýza dat, teoretické výpočty a predikce.

Práci doporučuji k obhajobě a hodnotím ji stupněm A – výborně.
Evaluation criteria Grade
Splnění požadavků a cílů zadání A
Postup a rozsah řešení, adekvátnost použitých metod A
Vlastní přínos a originalita A
Schopnost interpretovat dosažené výsledky a vyvozovat z nich závěry A
Využitelnost výsledků v praxi nebo teorii A
Logické uspořádání práce a formální náležitosti A
Grafická, stylistická úprava a pravopis B
Práce s literaturou včetně citací A
Samostatnost studenta při zpracování tématu A
Display more

Grade proposed by supervisor: A

Reviewer’s report
Ing. Oleksii Zadorozhnii

Celkově byla tato práce napsána na vysoké úrovni. Student dokázal pochopit a popsat teorii, která stojí za generováním parametrických spinových vln, a také provést všechny potřebné experimenty. Teoretická část poskytuje poměrně podrobný popis lineárních i parametrických režimů čerpání spinových vln s adekvátními citacemi a poskytuje čtenáři dobré informace. I když se vyskytly určité problémy s interpretací dat závislosti velikosti antény kvůli šumu, došlo také k úspěšnému měření a porovnání experimentu s Mie rezonátory a bez nich, což je v oblasti spintroniky zcela nové. Cíle práce byly plně splněny. Doporučuju tuto prace k obhajobě.
Evaluation criteria Grade
Splnění požadavků a cílů zadání A
Postup a rozsah řešení, adekvátnost použitých metod A
Vlastní přínos a originalita A
Schopnost interpretovat dosaž. výsledky a vyvozovat z nich závěry B
Využitelnost výsledků v praxi nebo teorii A
Logické uspořádání práce a formální náležitosti A
Grafická, stylistická úprava a pravopis A
Práce s literaturou včetně citací A
Topics for thesis defence:
  1. Jaky ma vliv přitomnosti Mie rezonatoru přimo na anteně na radiačni ztraty energie a dolni hranice vykonu potřebneho pro parametricke vybuzeni spinovych vln?
  2. Jak radiační ztráty ovlivňují minimální výkon potřebný pro buzení spinových vln v použitých geometriích antén?
Display more

Grade proposed by reviewer: A