Bachelor's Thesis

Magnetic phase transition in spatially confined structures

Final Thesis 4.7 MB

Author of thesis: Ing. Vojtěch Schánilec, Ph.D.

Acad. year: 2015/2016

Supervisor: Ing. Vojtěch Uhlíř, Ph.D.

Reviewer: Ing. Michal Urbánek, Ph.D.

Abstract:

FeRh thin films feature unique characteristics due to the first-order phase transition from the antiferromagnetic order to the ferromagnetic order. The phase transition in FeRh can be driven by external parameters such as temperature and magnetic field. At zero magnetic field, the transition occurs approximately at 360 K, which is convenient for applications.
The thesis focuses on the phase transition in spatially confined FeRh structures. The theoretical part contains literature review on the FeRh phase transition and the possibilities to control it using different substrates and spatial confinement, which has significant impact on the symmetry of the transition upon cooling and heating.
The experimental part describes the design and realization of a heater module compatible with a Magnetic Force Microscope (MFM). MFM was used to image the nucleation states and ferromagnetic domain grwoth in FeRh structures.

Keywords:

iron-rhodium, first order phase transition, spatially confined structures, magnetic force microscopy

Date of defence

22.06.2016

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. 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)
doc. Ing. Radek Kalousek, Ph.D. (člen)

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

Vojtěch Schánilec k řešení bakalářského projektu přistoupil s velkým nadšením a svědomitostí. Rychle se zorientoval v tématu, které doposud nebylo na Ústavu fyzikálního inženýrství řešeno, a neúnavnou prací v laboratoři překonal spoustu technických překážek, týkajících se zejména stability měření a šumu v signálu. V úvodní fázi návrhu zařízení a pilotních experimentů pracoval pan Schánilec zcela samostatně bez možnosti přímých konzultací s vedoucím práce. Velmi oceňuji to, že byl schopen v krátké době reagovat na nepříznivé situace během řešení a zlepšovat se jak v plánování experimentu a jeho vyhodnocení, tak v konečné prezentaci výsledků. Dále bych chtěl vyzdvihnout jeho zájem o související projekty a pomoc s jejich řešením. Po splnění cílů bakalářské práce pan Schánilec se stejným nadšením pokračuje v navazujících experimentech. Celkově jeho práci hodnotím jako vynikající.
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 B
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. Michal Urbánek, Ph.D.

Předložená bakalářská práce pana Vojtěcha Schánilce se zabývá magnetickou fázovou přeměnou v prostorově omezených strukturách. Práce je po formální stránce zpracována velmi pečlivě a obsahuje pouze malé množství chyb a překlepů. První dvě kapitoly práce se přehledně věnují obecnému úvodu do magnetismu a fázovým přeměnám.
Následující kapitola se věnuje slitině železo-rhodium a autor v ní popisuje fázový diagram, krystalovou strukturu a vliv prostorového omezení na magnetickou fázovou přeměnu zkoumaného materiálu.  Tato kapitola v několika místech ztrácí na přehlednosti, zejména v místech, kde je vliv magnetického pole na fázovou přeměnu diskutován na straně 16 a poté znovu na straně 20 a navíc jsou zde diskutovány podrobnosti experimentu popsaného až v kapitole následující. Dále je zde na straně 19 nejasně diskutován vliv substrátu na teplotní závislost fázové přeměny: „Pro substrátem ovlivněnou strukturu FeRh (viz tabulka 4.1) je výhodnější přejít do FM fáze již při nižších teplotách, jak je znázorněno na obrázku 4.6 b).“ Zde není zřejmé, zda se jedná o srovnání objemového FeRh s vrstvami FeRh na substrátech MgO a/nebo Al2O3 nebo o srovnání vrstev FeRh na dvou různých substrátech (MgO a Al2O3). 
Poslední část práce popisující vlastní experiment stručně shrnuje postup přípravy vzorků pro měření, rozšíření mikroskopu atomárních sil o možnost regulace teploty vzorku a v samotném závěru prezentuje pozorování magnetické fázové přeměny pomocí mikroskopie magnetických sil. Zde bych pouze vytknul, že nikde není zmíněno, z jakého důvodu byla mikroskopie magnetických sil měřena ve vnějším poli 23 mT.
Přes výše uvedené drobné nedostatky považuji práci pana Vojtěcha Schánilce za výbornou jak zpracováním práce samotné, tak i z hlediska výsledků v práci prezentovaných. Konstatuji, že všechny cíle bakalářské práce byly splněny a práci hodnotím 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 dosaž. vysledky 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. V celé práci uvažujete, že slitina Fe50Rh50 má chemicky uspořádanou strukturu CsCl (B2 fáze). Je možné, aby se slitina Fe50Rh50 nacházela rovněž v chemicky neuspořádané struktuře bcc (A2 fáze)? Z jakého důvodu byla vrstva po depozici žíhána při teplotě 850 stupňů po dobu 45 minut? Prochází FeRh při tomto žíhání fázovou přeměnou? Pokud ano, o jakou fázovou přeměnu se jedná?
Display more

Grade proposed by reviewer: A