Master's Thesis

Spin wave turns

Final Thesis 9.15 MB

Author of thesis: Ing. Lucie Dočkalová

Acad. year: 2021/2022

Supervisor: Ing. Michal Urbánek, Ph.D.

Reviewer: Ing. Imrich Gablech, Ph.D.

Abstract:

In today's world of modern technology, there is considerable pressure to develop increasingly powerful electronic devices. These devices operate on the basis of integrated circuits, where the smallest components currently reach a size in the order of nanometers. Their further technological development connected with the trend of miniaturization encounters the limits resulting from the quantum character of electrons. Magnonics, as a new field of modern physics, offers a solution to this obstacle. Unlike electronic devices, magnonic devices process data using magnons, quasi-particles of spin waves. Although some magnonic devices have already been introduced, connecting them on a small chip is very complicated. Highly anisotropic dispersion relationships of spin waves prevent the efficient transmission of magnons through so-called waveguides. In this work, we deal with a way to overcome this anisotropy and thus allow the propagation of spin waves in any direction with the same efficiency. For this purpose, we use corrugated waveguides in the shape of bends, which we produce using a combination of electron lithography and deposition induced by a focused electron beam. The ripple of the prepared waveguides is characterized using an atomic force microscope. Subsequently, we examine the magnetic state of the structures using Kerr microscopy. Finally, we focus on the propagation of spin waves through the curves produced, which we measure using Brillouin light scattering spectroscopy.

Keywords:

magnonics, spin waves, waveguides, Brillouin light scattering, focused electron beam induced deposition, electron beam lithography

Date of defence

13.06.2022

Result of the defence

Defended (thesis was successfully defended)

znamkaAznamka

Grading

A

Process of defence

Po otázkách oponenta bylo dále diskutováno Odraz spinových vln na rozhraních jednotlivých segmentů vlnovodu. Studentka na otázku odpověděla.

Language of thesis

English

Faculty

Department

Study programme

Physical Engineering and Nanotechnology (N-FIN-P)

Composition of Committee

prof. RNDr. Tomáš Šikola, CSc. (předseda)
prof. RNDr. Jiří Spousta, Ph.D. (místopředseda)
prof. RNDr. Pavel Zemánek, Ph.D. (člen)
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. Miroslav Liška, DrSc. (člen)
prof. RNDr. Jiří Petráček, Dr. (člen)
prof. RNDr. Radim Chmelík, Ph.D. (člen)
doc. Ing. Radek Kalousek, Ph.D. (člen)
prof. Ing. Miroslav Kolíbal, Ph.D. (člen)
doc. Ing. Stanislav Průša, Ph.D. (člen)

Supervisor’s report
Ing. Michal Urbánek, Ph.D.

Diplomová práce slečny Lucie Dočkalové se zabývá návrhem a výrobou magnonických vlnovodů které umožňují kontrolované stáčení spinových vln bez přítomnosti vnějšího magnetického pole. Studentka navrhla a pomocí procesu EBID a vícekrokové litografie připravila sadu vzorků, na kterých poté provedla experimenty s šířením spinových vln. I přes občasná prodlení studentka nakonec předložila pěknou práci, kterou hodnotím stupněm B.
Evaluation criteria Grade
Splnění požadavků a cílů zadání B
Postup a rozsah řešení, adekvátnost použitých metod B
Vlastní přínos a originalita B
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 A
Práce s literaturou včetně citací A
Samostatnost studenta při zpracování tématu B
Display more

Grade proposed by supervisor: B

Reviewer’s report
Ing. Imrich Gablech, Ph.D.

Diplomová práce studentky Bc. Lucie Dočkalové se zabývá magnonikou a propagací spinových vln ve vyrobených vlnovodech.
Hlavním cílem bylo navázat na předchozí práci a experimentálně ověřit propagaci spinových vln, což bylo realizováno na strukturách připravených pomocí elektronové litografie na GaAs substrátech.
V teoretické části práce je přehledně zpracováno téma magnoniky i samotné výroby pomocí čipů pomocí elektronové litografie. Tato část práce je systematicky a přehledně členěna vzhledem k navazující experimentální části.
Experimentální část práce je zpracována na vysoké úrovni a je z ní možno vyvodit, že studentka danou problematiku pochopila a zvolila vhodný pracovní postup k dosažení stanovených cílů. V této části práce by mohla být více diskutována výroba samotných čipů a také jejich následná charakterizace. Především by mělo být uvedeno, proč se elektrody antén v designu (Obr. 4.4) překrývají se sesazovacími značkami, což standardně nebývá zvykem, ale na SEM snímkách struktura vypadá odlišně a jde zde vidět jenom malý překryv u jedné z přívodních cest.
Formální zpracování práce je na vysoké úrovni a podtrhuje tak celkově dobrý dojem z práce. Studentka ve své diplomové práci zadání splnila a vzhledem k výše uvedeným skutečnostem hodnotím práci stupněm výborně A.
Evaluation criteria Grade
Splnění požadavků a cílů zadání A
Postup a rozsah řešení, adekvátnost použitých metod A
Vlastní přínos a originalita C
Schopnost interpretovat dosaž. výsledky a vyvozovat z nich závěry A
Využitelnost výsledků v praxi nebo teorii A
Logické uspořádání práce a formální náležitosti B
Grafická, stylistická úprava a pravopis A
Práce s literaturou včetně citací A
Topics for thesis defence:
  1. Jaké nejmenší rozlišení by bylo možné dosáhnout s využitím v práci zvoleného technologického postupu?
  2. Jaký vliv má ostrost hrany vlnovodu na chování spinových vln?
Display more

Grade proposed by reviewer: A