Zobrazování metamagnetických tenkých vrstev pomocí TEM
Loading...
Date
Authors
ORCID
Advisor
Referee
Mark
A
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
Publisher
Vysoké učení technické v Brně. Fakulta strojního inženýrství
Abstract
Komplexní magnetické materiály v nanoměřítku mají své nezastupitelné místo v moderních zařízeních, jako jsou digitální paměti nebo senzory. Moderní technologické procesy vyžadují porozumění a možnost kontroly moderních magnetických materiálů až na atomární úrovni. Jednou z možných cest je magnetická analýza za použití transmisní elektronové mikroskopie (TEM), která je unikátní díky možnosti zobrazování až v subatomárním měřítku. Tato práce popisuje možnosti zobrazování metamagnetických materiálů metodou TEM. Tyto materiály se vyznačují možností stabilizace více magnetických uspořádání najednou za daných vnějších podmínek. Modelovým systémem pro popis zobrazovacích možností metody TEM byly zvoleny tenké vrstvy metamagnetické slitiny FeRh. Tento materiál prochází při zahřívání fázovou přeměnou z antiferomagnetické do feromagnetické fáze. Podrobně jsou rozebrány procesy výroby vzorků, což je zásadní pro úspěšnou TEM analýzu. Pro magnetické zobrazování vzorků v TEMu je využita technika diferenciálního fázového kontrastu (DPC), umožňující přímé mapování rozložení magnetické indukce ve vzorku. Důsledně je diskutován vznik signálu v DPC, což je nezbytné pro porozumění a analýzu výsledných dat. FeRh vrstvy jsou podrobeny analýze struktury, chemického složení a především magnetických vlastností obou magnetických fází. Závěrem je představen proces přímého ohřevu metamagnetických vrstev v TEMu.
Complex magnetic materials at the nanoscale are essential in many areas of modern devices, such as digital memories or sensors. Novel technological approaches require the control and understanding of modern magnetic materials down to the atomic scale. One possibility is to exploit high-resolution transmission electron microscopy (TEM), characteristic for its outstanding subatomic resolution. This thesis investigates the options of TEM imaging of metamagnetic materials. These materials are characteristic by displaying coexistence of magnetic phases upon external control. Thin films of metamagnetic FeRh are used as an experimental platform to investigate the various aspects of TEM imaging. FeRh undergoes the metamagnetic phase transition from antiferromagnetic to ferromagnetic phase upon heating. We start with evaluating the sample fabrication processes suitable for our system, which is essential for successful TEM analysis. The differential phase contrast (DPC) technique in TEM is used for the magnetic analysis due to its direct access to the sample magnetic field configuration. An in-depth discussion of DPC signal formation is presented, which is crucial for understanding and analysis of resulting images. Furthermore, we perform structural, chemical, and particularly magnetic imaging of both magnetic phases present in FeRh. Finally, the process of in-situ heating of metamagnetic FeRh lamellae is presented.
Complex magnetic materials at the nanoscale are essential in many areas of modern devices, such as digital memories or sensors. Novel technological approaches require the control and understanding of modern magnetic materials down to the atomic scale. One possibility is to exploit high-resolution transmission electron microscopy (TEM), characteristic for its outstanding subatomic resolution. This thesis investigates the options of TEM imaging of metamagnetic materials. These materials are characteristic by displaying coexistence of magnetic phases upon external control. Thin films of metamagnetic FeRh are used as an experimental platform to investigate the various aspects of TEM imaging. FeRh undergoes the metamagnetic phase transition from antiferromagnetic to ferromagnetic phase upon heating. We start with evaluating the sample fabrication processes suitable for our system, which is essential for successful TEM analysis. The differential phase contrast (DPC) technique in TEM is used for the magnetic analysis due to its direct access to the sample magnetic field configuration. An in-depth discussion of DPC signal formation is presented, which is crucial for understanding and analysis of resulting images. Furthermore, we perform structural, chemical, and particularly magnetic imaging of both magnetic phases present in FeRh. Finally, the process of in-situ heating of metamagnetic FeRh lamellae is presented.
Description
Citation
HAJDUČEK, J. Zobrazování metamagnetických tenkých vrstev pomocí TEM [online]. Brno: Vysoké učení technické v Brně. Fakulta strojního inženýrství. 2021.
Document type
Document version
Date of access to the full text
Language of document
en
Study field
bez specializace
Comittee
prof. RNDr. Tomáš Šikola, CSc. (předseda)
prof. RNDr. Miroslav Liška, DrSc. (místopředseda)
prof. RNDr. Petr Dub, CSc. (člen)
prof. RNDr. Radim Chmelík, Ph.D. (člen)
doc. Ing. Radek Kalousek, Ph.D. (člen)
prof. RNDr. Jiří Komrska, CSc. (člen)
prof. RNDr. Pavel Zemánek, Ph.D. (člen)
doc. Mgr. Adam Dubroka, Ph.D. (člen)
doc. Mgr. Dominik Munzar, Dr. (člen)
RNDr. Antonín Fejfar, CSc. (člen)
prof. RNDr. Jiří Spousta, Ph.D. (člen)
doc. Ing. Stanislav Průša, Ph.D. (člen)
Date of acceptance
2021-06-14
Defence
Po otázkách oponenta bylo dále diskutováno:
Směr magnetizace ve vrstevnatých strukturách. Lorentzovská mikroskopie.
Student otázky zodpověděl.
Result of defence
práce byla úspěšně obhájena
Document licence
Standardní licenční smlouva - přístup k plnému textu bez omezení