Master's Thesis

Switching vortex chirality in magnetostatically coupled permalloy nanodisks

Final Thesis 5.88 MB

Author of thesis: Ing. Jan Balajka

Acad. year: 2012/2013

Supervisor: Ing. Michal Urbánek, Ph.D.

Reviewer: RNDr. Alois Nebojsa

Abstract:

The diploma thesis is concerned with switching of vortex circulation in magnetic nanodisks. The results of micromagnetic simulations of hysteresis loops of individual disks with different degrees of asymmetry are presented. The influence of geometric asymmetry of the disk on the shape of the hysteresis loop is discussed as well as switching of vortex circulation in asymmetric nanodisks by external in-plane magnetic field. Simulations of pairs of magnetostatically coupled nanodisks were carried out for different interdisk distances and degrees of asymmetry. By analysing the results of the simulations, the effects of magnetostatic coupling and the asymmetry on resultant circulation of individual vortices were compared and the range of magnetostatic interaction between nanodisks of given dimensions and asymmetry was estimated. Experimental techniques used for fabrication and measurement of the samples are briefly summarized.

Keywords:

magnetic vortex, vortex circulation switching, micromagnetic simulations, OOMMF

Date of defence

17.06.2013

Result of the defence

Defended (thesis was successfully defended)

znamkaAznamka

Grading

A

Language of thesis

Czech

Faculty

Department

Study programme

Applied Sciences in Engineering (N3901-2)

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. 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.

Diplomová práce Jana Balajky se zabývá aktuálním tématem kontroly  vortexových stavů v magnetických nanodiscích. V první části práce se autor věnuje analýze zadaných problémů pomocí mikromagnetických simulací v programu OOMMF. Druhá, experimentální část práce je věnována přípravě vzorků pro ověření mikromagnetických simulací a je zde naznačena možnost měření hysterezních smyček magnetických nanodisků pomocí magnetooptického Kerrova jevu. Pan Jan Balajka pracoval samostatně, výborně pronikl do studované problematiky a prokázal vynikající schopnost interpretace výsledků. Vzhledem k vysoko nastavené laťce ve formě autorovy bakalářské práce, jejíž jsem byl rovněž vedoucí, musím bohužel konstatovat, že nasazení pana Balajky v určitých okamžicích nenaplnilo vysoká očekávání vedoucího. To platí zejména pro experimentální část práce, s jejíž realizací autor začal příliš pozdě, a když se vyskytly problémy, nebyl již čas experimenty opakovat.
I přes tuto drobnou výtku konstatuji, že autor splnil všechny cíle zadání, diplomovou práci doporučuji k obhajobě a hodnotím ji stupněm A.
Evaluation criteria Grade
Splnění požadavků a cílů zadání A
Postup a rozsah řešení, adekvátnost použitých metod B
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

Grade proposed by supervisor: A

Reviewer’s report
RNDr. Alois Nebojsa

    Diplomová práce je rozdělena přehledně do 7 kapitol. V první kapitole je stručně shrnuta teorie magnetismu pevných látek a ukazuje na dobrou orientaci v dané problematice. Druhá kapitola se zabývá magnetickými vlastnostmi nanostruktur. Ve třetí je popsána mikromagnetická simulace pomocí OOMMF, ve čtvrté se autor věnuje použitým experimentálním technikám a přípravě vzorků. Pátá kapitola obsahuje přehled dosažených výsledků a jejich diskusi.
    Přehledy výsledků simulací jsou zpracovány přehledně. Je velká škoda, že technická omezení neumožnila více jak jedno měření reálné hysterézní smyčky a tedy srovnání simulací s experimentem. Několik drobných překlepů v tisku nesnižuje vysokou kvalitu předložené práce a ta poskytuje dobrý základ pro přehled chování tenkých magnetických disků.
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 A
Topics for thesis defence:
  1. Můžete uvést průměrný časový odhad prováděných simulací? Na obrázku 4.5 je srovnání litografické předlohy a vytvořeného obrazu, připadá mi, že výsledné "seříznuti" je mnohem méně výrazné. Zkoušeli jste i jine formy zobrazení než SEM?

Grade proposed by reviewer: A

Responsibility: Mgr. et Mgr. Hana Odstrčilová