Master's Thesis

Spatial confinement effects in metamagnetic nanostructures

Final Thesis 10.66 MB Appendix 3.68 kB

Author of thesis: Ing. Jiří Jaskowiec

Acad. year: 2018/2019

Supervisor: Ing. Vojtěch Uhlíř, Ph.D.

Reviewer: Mgr. Petr Klapetek, Ph.D.

Abstract:

New properties and effects caused by spatial confinement of materials have critical influence in many scientific and technical fields. Reduction of device sizes, increase of recording density and increasing process efficiency are current trends in electronic industry. In this work, the influence of spatial confinement on the metamagnetic phase transition in Iron-Rhodium (FeRh) is studied. The FeRh alloy exhibits a first order phase transition from the antiferromagnetic phase to the ferromagnetic phase. Using magnetic force microscopy in an out-of-plane magnetic field the phase domain structure is imaged and analyzed across the phase transition. Quantitative analysis of measured data is done using the height-height correlation function and its results are compared for different structure sizes and thin layer thicknesses.

Keywords:

iron-rhodium, magnetic force microscopy, phase transition, antiferromagnetism, ferromagnetism, spatial confinement, height-height correlation function

Date of defence

18.06.2019

Result of the defence

Defended (thesis was successfully defended)

znamkaAznamka

Grading

A

Process of defence

Po otázkách oponenta bylo dále diskutováno: Jak jste určil nejistotu výšky profilu v měření topografie? Je výměnná interakční konstanta opravdu konstanta? Jaké metody by bylo možné použít pr opřímé měření magnetických změn?

Language of thesis

English

Faculty

Department

Study programme

Applied Sciences in Engineering (M2A-P)

Field of study

Physical Engineering and Nanotechnology (M-FIN)

Composition of Committee

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)

Supervisor’s report
Ing. Vojtěch Uhlíř, Ph.D.

Jiří Jaskowiec se ve své diplomové práci věnuje analýze korelačních délek fázových domén v metamagnetických FeRh nanostrukturách během fázové přeměny. Práce volně navazuje na jeho bakalářskou práci, ve které se diplomant zabýval vývojem experimentální sestavy mikroskopie magnetických sil pro teplotně závislá měření v magnetickém poli a základní analýzou naměřených dat. V předložené diplomové práci vyhodnotil různé přístupy k úpravě a interpretaci dat vhodných pro analýzu změn velikosti fázových domén během magnetické fázové přeměny. Samostatně navrhl a zpracoval analýzu pomocí výškové korelační funkce, která se ukázala jako nejvhodnější metoda pro daný účel. Získané poznatky ohledně vlivu velikosti struktur na charakter koexistence fází budou použity v odborné publikaci. Ve druhé části práce byl demonstrován a testován postup měření stochastické nukleace antiferomagnetických domén v přechlazených FeRh nanodrátech. Cíle práce byly splněny a práci tedy doporučuji k obhajobě s celkovým hodnocením A.
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 B
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 B
Display more

Grade proposed by supervisor: A

Reviewer’s report
Mgr. Petr Klapetek, Ph.D.

Téma předložené diplmové práce je  relevantní z pohledu aktuálního výzkumu na poli magnetických materiálů a také zvolené metody měření a zpracování dat odpovídají aktuálnímu stavu vědeckého poznání. Cíle byly splněny a dosažené výsledky zasluhují pozornost.
Text je velmi pečlivě vypracován, logicky uspořádán, s minimem překlepů nebo jiných formálních chyb. Je patrné, že autor dobře porozuměl jak teoretickým principům (fázové přechody v magnetických materiálech), tak experimentálním metodám (mikroskopie magnetických sil), byl schopen navázat na předchozí výzkumné aktivity a získat zajímavé experimentální výsledky. Je také zřejmé, že autor odvedl velké množství práce, a to jak během měření, tak při interpretaci měřených dat.
Stran využitelnosti v praxi by bylo dobré srovnat dosažené výsledky s nějakým fyzikálním modelem, tj. například spočtenou korelační délku konfrontovat s teoretickými výsledky pro daný typ vrstvy a její magnetické vlastnosti, pokud je to možné. Je také otázka, zda korelační délka jako taková je nejvhodnějším parametrem pro charakterizaci vzorků tohoto typu, nebo zda by bylo vhodné hledat nějaký jiný (třeba i nový) statistický parametr. To je však podstatně širší problematika přesahující možnosti diplomové práce; v rámci dostupných statistických metod autor zcela jistě prokázal  schopnost naměřená data zpracovat a kvalitativně interpretovat.
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 A
Využitelnost výsledků v praxi nebo teorii B
Logické uspořádání práce a formální náležitosti A
Grafická, stylistická úprava a pravopis A
Práce s literaturou včetně citací A
Topics for thesis defence:
  1. - Jak přesně je možné nastavit teplotu na povrchu vzorku, tj. kde je umístěno teplotní čidlo a jaký je vliv teplotního gradientu ve vzorku?
  2. - Proč byla pro statistickou analýzu použita funkce HHCF a ne například PSDF, která nese stejné informace, ale je snáze využitelná pro fitování (tj. jednotlivé hodnoty nejsou získány z různého množství dat)?
  3. - Do jaké míry ovlivní fázový přechod topografii vzorku? Bylo by možné srovnat to s magnetickými měřeními?
  4. - Co by měl popisovat „ideální statistický parametr“, tak aby bylo možné srovnat naměřené výsledky s teoretickými modely chování studovaných materiálů při fázovém přechodu?
Display more

Grade proposed by reviewer: A