Bachelor's Thesis

Magnetic multilayers for spintronics applications

Final Thesis 7.86 MB

Author of thesis: Ing. Marek Vaňatka, Ph.D.

Acad. year: 2012/2013

Supervisor: Ing. Michal Urbánek, Ph.D.

Reviewer: Ing. Petr Viewegh, Ph.D.

Abstract:

Magnetic multilayers have applications as magnetic field sensors or magnetic memory cells. Mastering the methods of fabrication and characterization of the structures such as spin valve or magnetic tunnel junction is an important step towards more complicated spintronics devices. This work summarizes basic theory of magnetism, magnetotransport properties, and it describes basic applications of magnetic multilayers. The experimental part of this work deals with the sample preparation by ion beam sputtering (IBS), ion beam assisted deposition (IBAD), and characterization of prepared multilayers by measuring anisotropic magnetoresistance (AMR), giant magnetoresistance (GMR), or tunnel magnetoresistance (TMR).

Keywords:

multilayers, magnetoresistance, spin valve, spintronics, AMR, GMR, TMR

Date of defence

20.06.2013

Result of the defence

Defended (thesis was successfully defended)

znamkaAznamka

Grading

A

Language of thesis

Czech

Faculty

Department

Study programme

Applied Sciences in Engineering (B3901-3)

Field of study

Physical Engineering and Nanotechnology (B-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. Ing. Ivan Křupka, Ph.D. (člen)
prof. RNDr. Pavel Zemánek, Ph.D. (člen)
RNDr. Antonín Fejfar, CSc. (člen)

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

Bakalářská práce Marka Vaňatky se zabývá metodami přípravy a charakterizace magnetických tenkých vrstev a multivrstev. Autor provedl pečlivou rešeršní studii zahrnující jak základy magnetismu pevných látek, tak i principy současných spintronických zařízení. V experimentální části práce jsou popsány depozice tenkých vrstev metodou iontového naprašování a jejich charakterizace pomocí magnetotransportních a magnetooptických měření. Pan Marek Vaňatka pracoval samostatně, s velkým nadšením a nasazením. Velmi oceňuji jeho každodenní poctivou práci v laboratoři, která daleko přesáhla témata zmiňovaná v bakalářské práci. Dále musím vyzdvihnout jeho trpělivost, cílevědomost a optimismus, které projevil, když se experimenty nevyvíjely podle očekávání.
Předkládaná bakalářská práce je velmi pečlivě zpracována, dosažené výsledky jsou přehledně a systematicky prezentovány. Konstatuji, že autor splnil všechny požadavky a cíle zadání. Bakalářskou práci doporučuji k obhajobě a hodnotím ji výsledným klasifikačním stupněm 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 vysledky 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 A
Práce s literaturou včetně citací A
Samostatnost studenta při zpracování tématu A
Display more

Grade proposed by supervisor: A

Reviewer’s report
Ing. Petr Viewegh, Ph.D.

Autor se ve své práci „Magnetické multivrstvy pro aplikace ve spintronice“ zabývá dynamickým vědním oborem s předpokládanou vysokou využitelností v praxi.
V první části velmi pečlivě, přehledně a s velkým množstvím ilustrativních obrázků o vysoké výpovědní hodnotě předkládá teorii magnetismu se zaměřením na magnetické vlastnosti látek. Tento teoreticky velmi náročný rešeršní úkol je logicky uspořádán a podložen množstvím odborných citací a stává se tak dobře čitelným.
V druhé části práce se autor věnuje ústřednímu pojmu magnetorezistence s důrazem na interpretaci získaných výsledků a dále navazuje na přímé aplikace v paměťových zařízeních.
Stěžejní částí práce je však příprava magnetických vzorků a jejich následná experimentální analýza pomocí magnetotransportních a magnetooptických měření. Zde jsou výsledky publikovány pomocí přehledných grafů a tabulek s kvalitním popisem fyzikálních dějů z nich vyplývajících. Autor zde postupuje velmi systematicky a prezentuje nejdříve výsledky na jednoduchých strukturách a plynule přechází na složitější struktury, kde již interpretace naměřených dat není na první pohled zřejmá.
Kladně hodnotím kritické nahlížení na problémy a snahu naznačit všechny možné příčiny neúspěšných experimentů. Avšak občas se autor pouští do osobních názorů na úkor odbornosti a profesionality textu. Dalším negativem je nekonzistentnost u citací odborné literatury.
Tyto drobné nedostatky lze v bakalářské práci akceptovat a přisoudit chybám začínajícího badatele. Předloženou práci naopak považuji za nadstandardní a je patrný velký kus vědecké práce a času při samotném zpracování bakalářské práce. Všechny cíle v zadání byly také splněny na výbornou. Navrhuji tedy komisi práci k obhajobě s výslednou známkou 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 dosaž. vysledky 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 A
Práce s literaturou včetně citací B
Topics for thesis defence:
  1. Z předložené práce vyplývá, že důležitým parametrem dosažených výsledků je přesnost tloušťky deponovaných vrstev. Mohl by autor přiblížit fyzikální princip měření tloušťky vrstev a odhadnout přesnost použitého experimentálního zařízení?
  2. Při přípravě vzorků (spin valvů) pro měření metodou van der Pauw (str. 46), autor konstatuje, že velká část vzorků byla vadná. O jaké konkrétní problémy se nejčastěji jednalo a je známá jejich příčina?
Display more

Grade proposed by reviewer: A