Search

Full Text, Thesis (PhD Doctorate), Doctor of Philosophy (PhD), School of Biomolecular and Physical Sciences, Science, Environment, Engineering and Technology, Exchange bias has been a well known property of materials consisting of a ferromagnet interfaced with an antiferromagnet for many years, and the anisotropy resulting from the interaction has recently been nominated as a possible means for overcoming the superparamagnetic limit in high-density magnetic information storage media. However, a generalized theoretical description of the phenomenon remains elusive. More recently, analogues between the exchange bias eect and the behaviours of spin glass materials have become increasingly recognized. In this thesis, the analogues between exchange bias and spin glass systems are explored in a set of concentrated spin glass samples that exhibit a strong sensitivity to short range order of magnetic entities. A number of models were developed to analyze and account for the measurements of magnetization made on these samples. The rst was a simple, empirical model, based on an approximation of non-interacting, monodisperse, superparamagnetic clusters against a paramagnetic background to t single branches of minor hysteresis loops. In this model, the parameter to describe the coercive eld was added ad hoc. Another, more sophisticated, model was based on a modied Stoner-Wohlfarth expression for magnetic clusters and applied to the data using Monte Carlo simulations. The best ts resulted from this model when the cluster easy axis orientations were allowed to have a Gaussian distribution.

Exchange bias has been a well known property of materials consisting of a ferromagnet interfaced with an antiferromagnet for many years, and the anisotropy resulting from the interaction has recently been nominated as a possible means for overcoming the superparamagnetic limit in high-density magnetic information storage media. However, a generalized theoretical description of the phenomenon remains elusive. More recently, analogues between the exchange bias eect and the behaviours of spin glass materials have become increasingly recognized. In this thesis, the analogues between exchange bias and spin glass systems are explored in a set of concentrated spin glass samples that exhibit a strong sensitivity to short range order of magnetic entities. A number of models were developed to analyze and account for the measurements of magnetization made on these samples. The rst was a simple, empirical model, based on an approximation of non-interacting, monodisperse, superparamagnetic clusters against a paramagnetic background to t single branches of minor hysteresis loops. In this model, the parameter to describe the coercive eld was added ad hoc. Another, more sophisticated, model was based on a modied Stoner-Wohlfarth expression for magnetic clusters and applied to the data using Monte Carlo simulations. The best ts resulted from this model when the cluster easy axis orientations were allowed to have a Gaussian distribution., Thesis (PhD Doctorate), Doctor of Philosophy (PhD), School of Biomolecular and Physical Sciences, Science, Environment, Engineering and Technology, Full Text

In dieser Arbeit werden das Wachstum mittels Molekularstrahlepitaxie und die Eigenschaften der Ferromagneten Fe und Fe_3Si auf niedrig-symmetirschen GaAs(113)A-Substraten studiert. Drei wichtige Aspekte werden untersucht: (i) Wachstum und strukturelle Charakterisierung, (ii) magnetische Eigenschaften und (iii) Magnetotransporteigenschaften der Fe und Fe_3Si Schichten auf GaAs(113)A-Substraten. Das Wachstum der Fe- und Fe_3Si-Schichten wurde bei einer Wachstumstemperatur von = bzw. 250 °C optimiert. Bei diesen Wachstumstemperaturen zeigen die Schichten eine hohe Kristallperfektion und glatte Grenz- und Oberflächen analog zu [001]-orientierten Schichten. Weiterhin wurde die Stabilität der Fe_(3+x)Si_(1-x) Phase über einen weiten Kompositionsbereich innerhalb der Fe_3Si-Stoichiometry demonstriert. Die Abhängigkeit der magnetischen Anisotropie innerhalb der Schichtebene von der Schichtdicke weist zwei Bereiche auf: einen Beresich mit dominanter uniaxialer Anisotropie für Fe-Schichten = 70 MLs. Weiterhin wird eine magnetische Anisotropie senkrecht zur Schichtebene in sehr dünnen Schichten gefunden. Der Grenzflächenbeitrag sowohl der uniaxialen als auch der senkrechten Anisotropiekonstanten, die aus der Dickenabhängigkeit bestimmt wurden, sind unabhängig von der [113]-Orientierung und eine inhärente Eigenschaft der Fe/GaAs-Grenzfläche. Die anisotrope Bindungskonfiguration zwischen den Fe und den As- oder Ga-Atomen an der Grenzfläche wird als Ursache für die uniaxiale magnetische Anisotropie betrachtet. Die magnetische Anisotropie der Fe_3Si-Schichten auf GaAs(113)A-Substraten zeigt ein komplexe Abhängigkeit von der Wachstumsbedingungen und der Komposition der Schichten. In den Magnetotransportuntersuchungen tritt sowohl in Fe(113)- als auch in Fe_3Si(113)-Schichten eine antisymmetrische Komponente (ASC) im planaren Hall-Effekt (PHE) auf. Ein phänomenologisches Modell, dass auf der Kristallsymmetrie basiert, liefert ein gute Beschreibung sowohl der ASC im PHE als auch des, In this work, the molecular-beam epitaxial growth and properties of ferromagnets, namely Fe and Fe_3Si are studied on low-symmetric GaAs(113)A substrates. Three important aspects are investigated: (i) growth and structural characterization, (ii) magnetic properties, and (iii) magnetotransport properties of Fe and Fe_3Si films on GaAs(113)A substrates. The growth of Fe and Fe_3Si films is optimized at growth temperatures of 0 and 250 degree Celsius, respectively, where the layers exhibit high crystal quality and a smooth interface/surface similar to the [001]-oriented films. The stability of Fe_(3+x)Si_(1-x) phase over a range of composition around the Fe_3Si stoichiometry is also demonstrated. The evolution of the in-plane magnetic anisotropy with film thickness exhibits two regions: a uniaxial magnetic anisotropy (UMA) for Fe film thicknesses = 70 MLs. The existence of an out-of-plane perpendicular magnetic anisotropy is also detected in ultrathin Fe films. The interfacial contribution of both the uniaxial and the perpendicular anisotropy constants, derived from the thickness-dependent study, are found to be independent of the [113] orientation and are hence an inherent property of the Fe/GaAs interface. The origin of the UMA is attributed to anisotropic bonding between Fe and As or Ga at the interface, similarly to Fe/GaAs(001). The magnetic anisotropy in Fe_3Si on GaAs(113)A exhibits a complex dependence on the growth conditions and composition. Magnetotransport measurements of both Fe(113) and Fe_3Si(113) films shows the striking appearance of an antisymmetric component (ASC) in the planar Hall effect (PHE). A phenomenological model based on the symmetry of the crystal provides a good explanation to both the ASC in the PHE as well as the symmetric anisotropic magnetoresistance. The model shows that the observed ASC component can be ascribed to a second-order Hall effect.

In dieser Arbeit werden das Wachstum mittels Molekularstrahlepitaxie und die Eigenschaften der Ferromagneten Fe und Fe_3Si auf niedrig-symmetirschen GaAs(113)A-Substraten studiert. Drei wichtige Aspekte werden untersucht: (i) Wachstum und strukturelle Charakterisierung, (ii) magnetische Eigenschaften und (iii) Magnetotransporteigenschaften der Fe und Fe_3Si Schichten auf GaAs(113)A-Substraten. Das Wachstum der Fe- und Fe_3Si-Schichten wurde bei einer Wachstumstemperatur von = bzw. 250 °C optimiert. Bei diesen Wachstumstemperaturen zeigen die Schichten eine hohe Kristallperfektion und glatte Grenz- und Oberflächen analog zu [001]-orientierten Schichten. Weiterhin wurde die Stabilität der Fe_(3+x)Si_(1-x) Phase über einen weiten Kompositionsbereich innerhalb der Fe_3Si-Stoichiometry demonstriert. Die Abhängigkeit der magnetischen Anisotropie innerhalb der Schichtebene von der Schichtdicke weist zwei Bereiche auf: einen Beresich mit dominanter uniaxialer Anisotropie für Fe-Schichten = 70 MLs. Weiterhin wird eine magnetische Anisotropie senkrecht zur Schichtebene in sehr dünnen Schichten gefunden. Der Grenzflächenbeitrag sowohl der uniaxialen als auch der senkrechten Anisotropiekonstanten, die aus der Dickenabhängigkeit bestimmt wurden, sind unabhängig von der [113]-Orientierung und eine inhärente Eigenschaft der Fe/GaAs-Grenzfläche. Die anisotrope Bindungskonfiguration zwischen den Fe und den As- oder Ga-Atomen an der Grenzfläche wird als Ursache für die uniaxiale magnetische Anisotropie betrachtet. Die magnetische Anisotropie der Fe_3Si-Schichten auf GaAs(113)A-Substraten zeigt ein komplexe Abhängigkeit von der Wachstumsbedingungen und der Komposition der Schichten. In den Magnetotransportuntersuchungen tritt sowohl in Fe(113)- als auch in Fe_3Si(113)-Schichten eine antisymmetrische Komponente (ASC) im planaren Hall-Effekt (PHE) auf. Ein phänomenologisches Modell, dass auf der Kristallsymmetrie basiert, liefert ein gute Beschreibung sowohl der ASC im PHE als auch des, In this work, the molecular-beam epitaxial growth and properties of ferromagnets, namely Fe and Fe_3Si are studied on low-symmetric GaAs(113)A substrates. Three important aspects are investigated: (i) growth and structural characterization, (ii) magnetic properties, and (iii) magnetotransport properties of Fe and Fe_3Si films on GaAs(113)A substrates. The growth of Fe and Fe_3Si films is optimized at growth temperatures of 0 and 250 degree Celsius, respectively, where the layers exhibit high crystal quality and a smooth interface/surface similar to the [001]-oriented films. The stability of Fe_(3+x)Si_(1-x) phase over a range of composition around the Fe_3Si stoichiometry is also demonstrated. The evolution of the in-plane magnetic anisotropy with film thickness exhibits two regions: a uniaxial magnetic anisotropy (UMA) for Fe film thicknesses = 70 MLs. The existence of an out-of-plane perpendicular magnetic anisotropy is also detected in ultrathin Fe films. The interfacial contribution of both the uniaxial and the perpendicular anisotropy constants, derived from the thickness-dependent study, are found to be independent of the [113] orientation and are hence an inherent property of the Fe/GaAs interface. The origin of the UMA is attributed to anisotropic bonding between Fe and As or Ga at the interface, similarly to Fe/GaAs(001). The magnetic anisotropy in Fe_3Si on GaAs(113)A exhibits a complex dependence on the growth conditions and composition. Magnetotransport measurements of both Fe(113) and Fe_3Si(113) films shows the striking appearance of an antisymmetric component (ASC) in the planar Hall effect (PHE). A phenomenological model based on the symmetry of the crystal provides a good explanation to both the ASC in the PHE as well as the symmetric anisotropic magnetoresistance. The model shows that the observed ASC component can be ascribed to a second-order Hall effect.

Tato bakalářská práce se zabývá experimentální přípravou a statickou charakterizací magnetizace prostorově modulovaných magnetických nanostruktur. Cílem práce je využít inovativní metody v oblasti nanofabrikace a vyrobit tak magnetické struktury s vlastnostmi, jichž není možné dosáhnout standardními litografickými postupy. Na začátku je čtenář seznámen s teoretickými základy mikromagnetismu, přičemž je kladem důraz na magnetickou anizotropii. Samotná příprava vzorku je obsahem druhé části práce. Zde jsou popsány použité techniky: elektronová litografie (EBL) a depozice indukovaná fokusovaným elektronovým svazkem (FEBID). V experimentální části jsou pomocí Kerrovy mikroskopie vyhodnoceny statické magnetické odezvy vyrobených prostorově modulovaných magnetických struktur a jsou porovnány se statickými odezvami struktur planárních. Mimo jiné je změřena výška vyrobených prostorových magnetických modulací pomocí mikroskopu atomárních sil (AFM) a je vyhodnocen její vliv na velikost indukované magnetické anizotropie. V průběhu studie je zjištěno, že vyrobené modulace vytváří uniaxiální anizotropii, pomocí které je možné ovlivnit preference směru vektoru magnetizace., This bachelor’s thesis deals with an experimental preparation and static characterization of the magnetization of 3D modulated magnetic nanostructures. The aim of the thesis is to use innovative methods in nanofabrication to devise magnetic structures that exhibit properties that cannot be achieved by standard lithography methods. In the beginning, the reader is acquainted with the micromagnetism theory. Emphasis is put on a magnetic anisotropy. The preparation of the sample is described in the second part of the thesis, together with used techniques, such as electron-beam lithography (EBL) and focused electron beam induced deposition (FEBID), are stated. In the experimental part, Kerr microscopy is used for the evaluation of static magnetic responses of prepared 3D modulated magnetic structures. They are compared with static responses of planar magnetic structures. Besides other things, amplitudes of modulations are measured using an atomic force microscope (AFM), and the influence of amplitude on the induced magnetic anisotropy is evaluated. It is found out that prepared 3D modulations induced the uniaxial anisotropy field, which can influence a preferred direction of a vector of magnetization.

Tato bakalářská práce se zabývá experimentální přípravou a statickou charakterizací magnetizace prostorově modulovaných magnetických nanostruktur. Cílem práce je využít inovativní metody v oblasti nanofabrikace a vyrobit tak magnetické struktury s vlastnostmi, jichž není možné dosáhnout standardními litografickými postupy. Na začátku je čtenář seznámen s teoretickými základy mikromagnetismu, přičemž je kladem důraz na magnetickou anizotropii. Samotná příprava vzorku je obsahem druhé části práce. Zde jsou popsány použité techniky: elektronová litografie (EBL) a depozice indukovaná fokusovaným elektronovým svazkem (FEBID). V experimentální části jsou pomocí Kerrovy mikroskopie vyhodnoceny statické magnetické odezvy vyrobených prostorově modulovaných magnetických struktur a jsou porovnány se statickými odezvami struktur planárních. Mimo jiné je změřena výška vyrobených prostorových magnetických modulací pomocí mikroskopu atomárních sil (AFM) a je vyhodnocen její vliv na velikost indukované magnetické anizotropie. V průběhu studie je zjištěno, že vyrobené modulace vytváří uniaxiální anizotropii, pomocí které je možné ovlivnit preference směru vektoru magnetizace., This bachelor’s thesis deals with an experimental preparation and static characterization of the magnetization of 3D modulated magnetic nanostructures. The aim of the thesis is to use innovative methods in nanofabrication to devise magnetic structures that exhibit properties that cannot be achieved by standard lithography methods. In the beginning, the reader is acquainted with the micromagnetism theory. Emphasis is put on a magnetic anisotropy. The preparation of the sample is described in the second part of the thesis, together with used techniques, such as electron-beam lithography (EBL) and focused electron beam induced deposition (FEBID), are stated. In the experimental part, Kerr microscopy is used for the evaluation of static magnetic responses of prepared 3D modulated magnetic structures. They are compared with static responses of planar magnetic structures. Besides other things, amplitudes of modulations are measured using an atomic force microscope (AFM), and the influence of amplitude on the induced magnetic anisotropy is evaluated. It is found out that prepared 3D modulations induced the uniaxial anisotropy field, which can influence a preferred direction of a vector of magnetization.

Magnetooptický Kerrův jev představuje užitečný nástroj pro zkoumání magnetických vlastností kovových povrchů. Jeho využití při měření procesu přepínání magnetizace vnějším magnetickým polem nám může poskytnout cennou informaci o magnetické anizotropii zkoumané látky. V předložené práci se zabýváme teoretickými aspekty procesu přepínání magnetizace a změny polarizace světla při odrazu od magnetických povrchů. Dále je popsána optická sestava založená na modulaci polarizace světla schopná měřit magnetooptické veličiny s vysokou citlivostí. Tento přístroj byl sestaven modifikací již existující, podobné optické sestavy. Funkčnost zařízení byla ověřena měřeními na tenkých magnetických vrstvách. Získaná data pomáhají odhalit vlastnosti tenkých metamagnetických vrstev z FeRh, materiálu s potenciálními aplikacemi pro spintroniku., The magneto-optical Kerr effect is a useful tool for accessing the magnetic properties of metallic surfaces. The magnetization reversal process controlled by an external applied field and magneto-optically measured can give us information about the anisotropic properties of magnetic systems. In the presented work, we review the theoretical aspects of magnetization reversal and the changes of light polarization upon reflection from a magnetized medium. Description of a functional, high-sensitivity magneto-optical setup based on the polarization modulation technique is given. The apparatus was assembled by modifying an already existing similar setup. Measurements on thin-film magnetic layers prove its functionality and reveal the properties of metamagnetic thin films from FeRh, which is a material with potential applications in spintronics.

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., Metastable Fe78Ni22 thin films grown on Cu(100) substrates are known for their capability of structural and magnetic phase transition upon ion beam irradiation. This thesis focuses on characterization of magnetic properties of FeNi layers with the emphasis on their anisotropic behaviour. An analytical model describing magnetic anisotropies, in planar structures and thin films, and its modification for Fe78Ni22/Cu(100) system is described in the theoretical part. In the experimental part, the anisotropy of ion-beam-transformed FeNi structures is thoroughly studied. The transformed films and patterns exhibit four-fold magnetic anisotropy originating from bcc iron crystal structure. Further, the possibility of modification of the magnetic anisotropy type by selecting a proper focused ion beam scanning strategy during the transformation is demonstrated. In the last part of the thesis, the maximum achievable lateral resolution of focused ion beam transformed structures is explored and a prototypical magnonic crystal is prepared.

Magnetooptický Kerrův jev představuje užitečný nástroj pro zkoumání magnetických vlastností kovových povrchů. Jeho využití při měření procesu přepínání magnetizace vnějším magnetickým polem nám může poskytnout cennou informaci o magnetické anizotropii zkoumané látky. V předložené práci se zabýváme teoretickými aspekty procesu přepínání magnetizace a změny polarizace světla při odrazu od magnetických povrchů. Dále je popsána optická sestava založená na modulaci polarizace světla schopná měřit magnetooptické veličiny s vysokou citlivostí. Tento přístroj byl sestaven modifikací již existující, podobné optické sestavy. Funkčnost zařízení byla ověřena měřeními na tenkých magnetických vrstvách. Získaná data pomáhají odhalit vlastnosti tenkých metamagnetických vrstev z FeRh, materiálu s potenciálními aplikacemi pro spintroniku., The magneto-optical Kerr effect is a useful tool for accessing the magnetic properties of metallic surfaces. The magnetization reversal process controlled by an external applied field and magneto-optically measured can give us information about the anisotropic properties of magnetic systems. In the presented work, we review the theoretical aspects of magnetization reversal and the changes of light polarization upon reflection from a magnetized medium. Description of a functional, high-sensitivity magneto-optical setup based on the polarization modulation technique is given. The apparatus was assembled by modifying an already existing similar setup. Measurements on thin-film magnetic layers prove its functionality and reveal the properties of metamagnetic thin films from FeRh, which is a material with potential applications in spintronics.

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., Metastable Fe78Ni22 thin films grown on Cu(100) substrates are known for their capability of structural and magnetic phase transition upon ion beam irradiation. This thesis focuses on characterization of magnetic properties of FeNi layers with the emphasis on their anisotropic behaviour. An analytical model describing magnetic anisotropies, in planar structures and thin films, and its modification for Fe78Ni22/Cu(100) system is described in the theoretical part. In the experimental part, the anisotropy of ion-beam-transformed FeNi structures is thoroughly studied. The transformed films and patterns exhibit four-fold magnetic anisotropy originating from bcc iron crystal structure. Further, the possibility of modification of the magnetic anisotropy type by selecting a proper focused ion beam scanning strategy during the transformation is demonstrated. In the last part of the thesis, the maximum achievable lateral resolution of focused ion beam transformed structures is explored and a prototypical magnonic crystal is prepared.

Tato bakalářská práce se zabývá experimentální přípravou a statickou charakterizací magnetizace prostorově modulovaných magnetických nanostruktur. Cílem práce je využít inovativní metody v oblasti nanofabrikace a vyrobit tak magnetické struktury s vlastnostmi, jichž není možné dosáhnout standardními litografickými postupy. Na začátku je čtenář seznámen s teoretickými základy mikromagnetismu, přičemž je kladem důraz na magnetickou anizotropii. Samotná příprava vzorku je obsahem druhé části práce. Zde jsou popsány použité techniky: elektronová litografie (EBL) a depozice indukovaná fokusovaným elektronovým svazkem (FEBID). V experimentální části jsou pomocí Kerrovy mikroskopie vyhodnoceny statické magnetické odezvy vyrobených prostorově modulovaných magnetických struktur a jsou porovnány se statickými odezvami struktur planárních. Mimo jiné je změřena výška vyrobených prostorových magnetických modulací pomocí mikroskopu atomárních sil (AFM) a je vyhodnocen její vliv na velikost indukované magnetické anizotropie. V průběhu studie je zjištěno, že vyrobené modulace vytváří uniaxiální anizotropii, pomocí které je možné ovlivnit preference směru vektoru magnetizace., This bachelor’s thesis deals with an experimental preparation and static characterization of the magnetization of 3D modulated magnetic nanostructures. The aim of the thesis is to use innovative methods in nanofabrication to devise magnetic structures that exhibit properties that cannot be achieved by standard lithography methods. In the beginning, the reader is acquainted with the micromagnetism theory. Emphasis is put on a magnetic anisotropy. The preparation of the sample is described in the second part of the thesis, together with used techniques, such as electron-beam lithography (EBL) and focused electron beam induced deposition (FEBID), are stated. In the experimental part, Kerr microscopy is used for the evaluation of static magnetic responses of prepared 3D modulated magnetic structures. They are compared with static responses of planar magnetic structures. Besides other things, amplitudes of modulations are measured using an atomic force microscope (AFM), and the influence of amplitude on the induced magnetic anisotropy is evaluated. It is found out that prepared 3D modulations induced the uniaxial anisotropy field, which can influence a preferred direction of a vector of magnetization.

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., Metastable Fe78Ni22 thin films grown on Cu(100) substrates are known for their capability of structural and magnetic phase transition upon ion beam irradiation. This thesis focuses on characterization of magnetic properties of FeNi layers with the emphasis on their anisotropic behaviour. An analytical model describing magnetic anisotropies, in planar structures and thin films, and its modification for Fe78Ni22/Cu(100) system is described in the theoretical part. In the experimental part, the anisotropy of ion-beam-transformed FeNi structures is thoroughly studied. The transformed films and patterns exhibit four-fold magnetic anisotropy originating from bcc iron crystal structure. Further, the possibility of modification of the magnetic anisotropy type by selecting a proper focused ion beam scanning strategy during the transformation is demonstrated. In the last part of the thesis, the maximum achievable lateral resolution of focused ion beam transformed structures is explored and a prototypical magnonic crystal is prepared.

Magnetooptický Kerrův jev představuje užitečný nástroj pro zkoumání magnetických vlastností kovových povrchů. Jeho využití při měření procesu přepínání magnetizace vnějším magnetickým polem nám může poskytnout cennou informaci o magnetické anizotropii zkoumané látky. V předložené práci se zabýváme teoretickými aspekty procesu přepínání magnetizace a změny polarizace světla při odrazu od magnetických povrchů. Dále je popsána optická sestava založená na modulaci polarizace světla schopná měřit magnetooptické veličiny s vysokou citlivostí. Tento přístroj byl sestaven modifikací již existující, podobné optické sestavy. Funkčnost zařízení byla ověřena měřeními na tenkých magnetických vrstvách. Získaná data pomáhají odhalit vlastnosti tenkých metamagnetických vrstev z FeRh, materiálu s potenciálními aplikacemi pro spintroniku., The magneto-optical Kerr effect is a useful tool for accessing the magnetic properties of metallic surfaces. The magnetization reversal process controlled by an external applied field and magneto-optically measured can give us information about the anisotropic properties of magnetic systems. In the presented work, we review the theoretical aspects of magnetization reversal and the changes of light polarization upon reflection from a magnetized medium. Description of a functional, high-sensitivity magneto-optical setup based on the polarization modulation technique is given. The apparatus was assembled by modifying an already existing similar setup. Measurements on thin-film magnetic layers prove its functionality and reveal the properties of metamagnetic thin films from FeRh, which is a material with potential applications in spintronics.

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., Metastable Fe78Ni22 thin films grown on Cu(100) substrates are known for their capability of structural and magnetic phase transition upon ion beam irradiation. This thesis focuses on characterization of magnetic properties of FeNi layers with the emphasis on their anisotropic behaviour. An analytical model describing magnetic anisotropies, in planar structures and thin films, and its modification for Fe78Ni22/Cu(100) system is described in the theoretical part. In the experimental part, the anisotropy of ion-beam-transformed FeNi structures is thoroughly studied. The transformed films and patterns exhibit four-fold magnetic anisotropy originating from bcc iron crystal structure. Further, the possibility of modification of the magnetic anisotropy type by selecting a proper focused ion beam scanning strategy during the transformation is demonstrated. In the last part of the thesis, the maximum achievable lateral resolution of focused ion beam transformed structures is explored and a prototypical magnonic crystal is prepared.

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., Metastable Fe78Ni22 thin films grown on Cu(100) substrates are known for their capability of structural and magnetic phase transition upon ion beam irradiation. This thesis focuses on characterization of magnetic properties of FeNi layers with the emphasis on their anisotropic behaviour. An analytical model describing magnetic anisotropies, in planar structures and thin films, and its modification for Fe78Ni22/Cu(100) system is described in the theoretical part. In the experimental part, the anisotropy of ion-beam-transformed FeNi structures is thoroughly studied. The transformed films and patterns exhibit four-fold magnetic anisotropy originating from bcc iron crystal structure. Further, the possibility of modification of the magnetic anisotropy type by selecting a proper focused ion beam scanning strategy during the transformation is demonstrated. In the last part of the thesis, the maximum achievable lateral resolution of focused ion beam transformed structures is explored and a prototypical magnonic crystal is prepared.

Tato bakalářská práce se zabývá experimentální přípravou a statickou charakterizací magnetizace prostorově modulovaných magnetických nanostruktur. Cílem práce je využít inovativní metody v oblasti nanofabrikace a vyrobit tak magnetické struktury s vlastnostmi, jichž není možné dosáhnout standardními litografickými postupy. Na začátku je čtenář seznámen s teoretickými základy mikromagnetismu, přičemž je kladem důraz na magnetickou anizotropii. Samotná příprava vzorku je obsahem druhé části práce. Zde jsou popsány použité techniky: elektronová litografie (EBL) a depozice indukovaná fokusovaným elektronovým svazkem (FEBID). V experimentální části jsou pomocí Kerrovy mikroskopie vyhodnoceny statické magnetické odezvy vyrobených prostorově modulovaných magnetických struktur a jsou porovnány se statickými odezvami struktur planárních. Mimo jiné je změřena výška vyrobených prostorových magnetických modulací pomocí mikroskopu atomárních sil (AFM) a je vyhodnocen její vliv na velikost indukované magnetické anizotropie. V průběhu studie je zjištěno, že vyrobené modulace vytváří uniaxiální anizotropii, pomocí které je možné ovlivnit preference směru vektoru magnetizace., This bachelor’s thesis deals with an experimental preparation and static characterization of the magnetization of 3D modulated magnetic nanostructures. The aim of the thesis is to use innovative methods in nanofabrication to devise magnetic structures that exhibit properties that cannot be achieved by standard lithography methods. In the beginning, the reader is acquainted with the micromagnetism theory. Emphasis is put on a magnetic anisotropy. The preparation of the sample is described in the second part of the thesis, together with used techniques, such as electron-beam lithography (EBL) and focused electron beam induced deposition (FEBID), are stated. In the experimental part, Kerr microscopy is used for the evaluation of static magnetic responses of prepared 3D modulated magnetic structures. They are compared with static responses of planar magnetic structures. Besides other things, amplitudes of modulations are measured using an atomic force microscope (AFM), and the influence of amplitude on the induced magnetic anisotropy is evaluated. It is found out that prepared 3D modulations induced the uniaxial anisotropy field, which can influence a preferred direction of a vector of magnetization.

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., Metastable Fe78Ni22 thin films grown on Cu(100) substrates are known for their capability of structural and magnetic phase transition upon ion beam irradiation. This thesis focuses on characterization of magnetic properties of FeNi layers with the emphasis on their anisotropic behaviour. An analytical model describing magnetic anisotropies, in planar structures and thin films, and its modification for Fe78Ni22/Cu(100) system is described in the theoretical part. In the experimental part, the anisotropy of ion-beam-transformed FeNi structures is thoroughly studied. The transformed films and patterns exhibit four-fold magnetic anisotropy originating from bcc iron crystal structure. Further, the possibility of modification of the magnetic anisotropy type by selecting a proper focused ion beam scanning strategy during the transformation is demonstrated. In the last part of the thesis, the maximum achievable lateral resolution of focused ion beam transformed structures is explored and a prototypical magnonic crystal is prepared.

Magnetooptický Kerrův jev představuje užitečný nástroj pro zkoumání magnetických vlastností kovových povrchů. Jeho využití při měření procesu přepínání magnetizace vnějším magnetickým polem nám může poskytnout cennou informaci o magnetické anizotropii zkoumané látky. V předložené práci se zabýváme teoretickými aspekty procesu přepínání magnetizace a změny polarizace světla při odrazu od magnetických povrchů. Dále je popsána optická sestava založená na modulaci polarizace světla schopná měřit magnetooptické veličiny s vysokou citlivostí. Tento přístroj byl sestaven modifikací již existující, podobné optické sestavy. Funkčnost zařízení byla ověřena měřeními na tenkých magnetických vrstvách. Získaná data pomáhají odhalit vlastnosti tenkých metamagnetických vrstev z FeRh, materiálu s potenciálními aplikacemi pro spintroniku., The magneto-optical Kerr effect is a useful tool for accessing the magnetic properties of metallic surfaces. The magnetization reversal process controlled by an external applied field and magneto-optically measured can give us information about the anisotropic properties of magnetic systems. In the presented work, we review the theoretical aspects of magnetization reversal and the changes of light polarization upon reflection from a magnetized medium. Description of a functional, high-sensitivity magneto-optical setup based on the polarization modulation technique is given. The apparatus was assembled by modifying an already existing similar setup. Measurements on thin-film magnetic layers prove its functionality and reveal the properties of metamagnetic thin films from FeRh, which is a material with potential applications in spintronics.