bakalářská práce

Magnetické vlastnosti materiálů založených na metastabilních vrstvách Fe-Ni

Text práce 8.57 MB

Autor práce: Ing. Viola Křižáková

Ak. rok: 2015/2016

Vedoucí: Ing. Lukáš Flajšman, Ph.D.

Oponent: Ing. Vojtěch Uhlíř, Ph.D.

Abstrakt:

Metastabilní tenké vrstvy Fe78Ni22 na monokrystalickém substrátu Cu(100) jsou známy svou schopností strukturní a magnetické fázové přeměny indukované ozářením iontovým svazkem. Tato bakalářská práce se zabývá charakterizací magnetických vlastností vrstev Fe78Ni22 s důrazem na jejich anizotropní chování. V teoretické části je popsán analytický model popisující magnetické anizotropie v planárních strukturách a tenkých vrstvách i modifikace tohoto modelu pro systém Fe78Ni22/Cu(100). V experimentální části je nejprve podrobně prostudována anizotropie FeNi struktur transformovaných iontovým svazkem. Tyto vrstvy i struktury vykazují čtyřčetnou magnetickou anizotropii související s krystalovou bcc strukturou železa. Následně je ukázána možnost indukce uniaxiální anizotropie vhodnou strategií skenování iontovým svazkem během transformace. V poslední části práce je zjištěno nejvyšší laterální rozlišení magnetických struktur transformovaných fokusovaným iontovým svazkem a je připraven prototyp magnonického krystalu.

Klíčová slova:

metastabilní vrstvy FeNi, magnetická anizotropie, fokusovaný iontový svazek, magnetická hystereze, Stonerův-Wohlfarthův model

Termín obhajoby

22.06.2016

Výsledek obhajoby

obhájeno (práce byla úspěšně obhájena)

znamkaAznamka

Klasifikace

A

Jazyk práce

čeština

Fakulta

Ústav

Studijní program

Aplikované vědy v inženýrství (B3A-P)

Studijní obor

Fyzikální inženýrství a nanotechnologie (B-FIN)

Složení komise

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)

Studentka Viola Křižáková ve své práci studovala vlastnosti metastabilních vrstev železa a jejich transformaci z paramagnetické fáze do fáze magnetické. Ve vysoce aktuálním a složitém tématu se velmi rychle zorientovala a po teoretické i experimentální stránce byla schopna logicky a do detailů prověřit vlastnosti a možnosti již zmíněného materiálu. Oceňuji, že studentka zvládla složité experimentální procedury a byla zároveň schopna aktivně navrhovat a upravovat netriviální analytický model magnetického systému. Poznatky plynoucí z tohoto modelu dále aplikovala do numerických simulací. Propojení všech tří výše zmíněných přístupů k problematice považuji za opravdu zdařilé a na úrovni bakalářské práce často nevídané. Vzhledem k samostatnému přístupu k řešení práce, naplnění všech cílů vytyčených v zadání a celkovému postoji studentky k nelehkému vědeckému úkolu hodnotím práci Violy Křižákové stupněm výborně - A.
Kritérium hodnocení Známka
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

Známka navržená vedoucím: A

Bakalářská práce Violy Křižákové se věnuje přípravě a vlastnostem magnetických struktur připravených pomocí lokální transformace metastabilních fcc Fe vrstev iontovým svazkem. Toto vysoce aktuální téma má za cíl umožnit vytváření jednoduše modifikovatelných prostředí pro buzení, šíření a detekci spinových vln.
Postupně jsou v prvních dvou kapitolách představeny základy krystalografie a magnetických vlastností látek. Kapitola třetí se zabývá podrobným popisem magnetokrystalické anizotropie ve vztahu ke studovanému materiálu.
Další dvě kapitoly popisují jak přípravu a vlastnosti metastabilních vrstev FeNi na Cu (100) za různých podmínek, tak jejich lokální transformaci iontovými svazky. Je nalezena optimální iontová dávka pro maximalizaci magnetického signálu transformovaných struktur při minimálním ovlivnění topografie, a to pro vrstvy o různých tloušťkách. Je také ukázán vliv trajektorie skenování svazkem na orientaci zrn a výslednou magnetickou anizotropii. Při nalezení prostorového rozlišení nejsou k nejmenším rozlišitelným velikostem struktur uvedeny odpovídající hodnoty velikosti nominální.
V poslední kapitole je charakterizována magnetokrystalická anizotropie transformovaných struktur pomocí vektorového Kerrova magnetometru a výsledky jsou analyticky modelovány pomocí kombinace kubické a uniaxiální anizotropie a jsou také porovnány s výsledky mikromagnetických simulací.
Prezentace je velmi pečlivá a nevyhýbá se detailním odvozením zásadních vztahů a principů.Vzhledem k rozsahu práce je počet překlepů a stylistických neobratností zanedbatelný a faktické nesrovnalosti nejsou zásadní. S přihlédnutím k tomu, že se jedná o bakalářskou práci, je hloubka prezentace nadstandardní a snese porovnání s prací diplomovou. Závěrečná experimentální kapitola, konkrétně sekce 6.1-6.3, je psána poměrně komplikovaně a ve formulacích se objevuje logická nenávaznost s nejednoznačně popsanými souvislostmi, což zejména pro čtenáře detailně s problematikou neobeznámeného snižuje srozumitelnost textu. Tato část obsahuje originální výsledky velmi vysoké kvality, zasluhovala by si proto více pozornosti než ostatní kapitoly. Vzhledem k náročnosti problematiky tuto část však přesto hodnotím jako velmi zdařilou. Cíle práce byly beze zbytku splněny, celkově práci hodnotím jako vynikající a doporučuji k obhajobě.
Kritérium hodnocení Známka
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
Otázky k obhajobě:
  1. V části 4.3 je popsána metoda udržení metastabilního stavu vrstev fcc Fe o tloušťce až 22 monovrstev pomocí disociace molekul CO na povrchu vrstvy Fe. Jakým mechanismem k redukci uhlíku dochází?
  2. Jaká je teplotní stabilita vrstev fcc Fe a jakými dalšími způsoby (např. laserový svazek, ionty He) by bylo možné indukovat transformaci?
  3. Jaký je směr magnetického pole v obr. 5.4 (b)? Změní se signál fáze při obrácení směru magnetického pole?
  4. Jakým způsobem byla získána hodnota saturační magnetizace Ms = 1,47 MA/m pro Fe78Ni22?

Známka navržená oponentem: A

Odpovědnost: Mgr. et Mgr. Hana Odstrčilová