Master's Thesis

Spectral analyzing and characterization of magnetic atoms and investigating superconducting films in low temperature STM

Final Thesis 6.08 MB

Author of thesis: Ing. Aleš Cahlík

Acad. year: 2015/2016

Supervisor: prof. RNDr. Tomáš Šikola, CSc.

Reviewer: Ing. Pavel Jelínek, Ph.D.

Abstract:

This work is divided in two thematic parts. The first part shows a refurbishment of a Omicron low temperature STM set-up and its utilization for preparation of superconducting-magnetic interfaces. First, a cleaning procedure of suitable metallic substrates, specifically W(110) and Ir(111), is shown. It is followed by results of iron monolayer deposition on Ir(111) (Fe-Ir(111) interface). The last section deals with study of vanadium growth on pure Ir(111) substrate as well as on mentioned Fe-Ir(111) interface. The second thematic part deals with magnetism of cobalt atoms on a monolayer metal dichalcogenide WS2. It focuses primarily on studying their magnetic moment and magnetic anisotropy using X-ray magnetic circular dichroism (XMCD).

Keywords:

low temperature scanning tunneling microscopy, LT-STM, scanning tunneling spectroscopy, STS, cryogenics, UHV, superconductivity, magnetism, iron, vanadium, nanoskyrmion, Ir(111), W(110), cobalt, dichalcogenides, XMCD

Date of defence

20.06.2016

Result of the defence

Defended (thesis was successfully defended)

znamkaAznamka

Grading

A

Language of thesis

Czech

Faculty

Department

Study programme

Applied Sciences in Engineering (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)
prof. RNDr. Eduard Schmidt, CSc. (člen)

Supervisor’s report
prof. RNDr. Tomáš Šikola, CSc.

Student pracoval na své diplomové práci v zahraničí. a to zcela samostatně.  Projevil přitom potřebnou dávku tvořivosti a cílevědomosti. Byl hodnocen svým zahraničním  školitelem jako excelentní.
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

Grade proposed by supervisor: A

Reviewer’s report
Ing. Pavel Jelínek, Ph.D.

Celkově hodnotím práci velmi vysoko. Rozsah a kvalita dosažených výsledků je dle mého názoru nad rámec běžných diplomových prací. Kandidát si osvojil samostatnou práci na nízkoteplotním rastrovacím mikroskopu. Oceňuji zejména fakt, že se kandidát podílel nejen na měřeních s pokročilými experimentálními technikami, ale že se také aktivně zapojil do modifikace nízkoteplotního mikroskopu. Náročná problematika byla řešena na vysoké úrovni, což je dáno možností pobytu ve špičkovém vědeckém týmu. Grafické a stylistické zpracování práce je na velmi dobré úrovni. Celkově si myslím, že předložená práce svědčí o dobrých schopnostech pro další vědecký růst kandidáta.

Předložená práce splnila všechny body zadání. Kandidát si osvojil nejen základy vědecké práce ve špičkovém týmu, ale také se seznámil s pokročilými experimentálními technikami (LT-STM/STS, XMCD).  Navíc se aktivně zapojil do modifikace nízkoteplotního rastrovacího mikroskopu, který vedl k dvojnásobnému prodloužení doby nutné pro doplnění kapalného helia. Získal také velmi cenné zkušenosti s přípravou vybraných atomárně rovných kovových povrchů a jejich rekonstrukcí v UHV podmínkách. Zejména lze ocenit znalost přípravy WS2/Au(111) systému, který není triviální. Aktivně se také podílel na XMCD měření na synchrotronu.
Interpretace dosažených výsledků je faktická a závěry jsou přiměřené získaným experimentálním datům. Pro hlubší pochopení by byla potřeba užší spolupráce s teoretickou skupinou. Předpokládám, že dosažené výsledky budou publikovány v mezinárodních vědeckých časopisech s impakt faktorem. Dosažené výsledky svým způsobem přispěli k současnému poznání přípravy magnetických povrchů a jejich strukturálním a fyzikálním vlastnostem.
Práce je zpracována pečlivě, grafická úprava je na vysoké úrovni. Našel jsem jen pár drobných překlepů, ale to je v rámci rozsahu textu nevyhnutelné. Práce je členěna do logických celků. Text je stručný, ale výstižný. Je vidět, že student má dostatek kvalitních výsledků, které je možné prezentovat. Nedochází tedy k nadbytečné redundanci textu a obrázků. Práce z mého pohledu splňuje všechny formální náležitosti.
Práce obsahuje 70 citací. Literatura je vyvážená a všechny důležité metody, postupy nebi relevantní fyzikální procesy jsou citovány adekvátně.
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 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
Topics for thesis defence:
  1. 1. Jaká je typická příprava STM hrotů vhodných pro STS spektroskopie? Které materiály jsou vhodné pro přípravu STM hrotů?
  2. 2. Bylo použito nějakých elektronických filtrů pro zlepšení elektronického šumu v kabelech?
  3. 3. Bylo pro charakterizaci krystalických povrchů popsaných v kapitole 2 použita technika LEED? Pokud ano, bylo možné vidět nějaké změny a shodovali se naměřené struktury s FFT STM obrázků?
  4. 4. Přestože je detailně diskutována lock-in STS technika v kapitole 1., v práci není jediné STS spektrum studovaných povrchů diskutovaných v kapitola 2., proč?
  5. 5. V tabulce 2.3 na straně 36 jsou uvedeny mřížkové vzdálenosti různých povrchů. Jak byla provedena kalibrace těchto vzdáleností v STM obrázcích a jaká je chyba měření?

Grade proposed by reviewer: A

Responsibility: Mgr. et Mgr. Hana Odstrčilová