Studium magnetoelektrické vazby v multiferoikách

• Název práce v češtině: Studium magnetoelektrické vazby v multiferoikách
• Název v anglickém jazyce: Study of magnetoelectric coupling in multiferroics
• Akademický rok vypsání: 2015/2016
• Typ práce: disertační práce
• Ústav: Fyzikální ústav AV ČR, v.v.i. (32-FZUAV)
• Vedoucí / školitel: RNDr. Stanislav Kamba, CSc.

Zásady pro vypracování

Multiferoika jsou v přírodě vzácně se vyskytující materiály, které vykazují zároveň magnetické a feroelektrické uspořádání. Teoreticky je v nich možné ovlivňovat magnetizaci elektrickým polem nebo feroelektrickou polarizaci magnetickým polem. Podstata tohoto magnetoelektrického jevu není zatím plně pochopená, proto se intenzívně studuje. Navíc se tento jev může potenciálně využít ve stálých elektronických pamětech, magnetoelektrických senzorech atd.
Předmětem studia budou objemové i tenkovrstevné EuTiO3, SrMnO3, Sr1-xBaxMnO3, CaMnO3, Ca3Mn2O7, EuO atd. Ty jsou magnetické, ale neferoelektrické v objemových vzorcích. Feroelektřina bude v těchto vrstvách indukována uměle mechanických napětím od podložek, na kterých budou vrstvy narostlé. Pro studium feroelektrických fázových přechodů bude použita infračervená, Ramanova a THz spektroskopie, magnetické vlastnosti budou měřeny SQUIDem. Měření budou prováděna od 4 do 900 K. Spektroskopické metody budou použity na studium fononů, magnónů a elektromagnónů. Počítá se i s THz měřením spinových vln v magnetickém kryostatu do 7 T.

Seznam odborné literatury

1. K.F. Wang, J.M. Liu and Z.F. Ren, Multiferroicity: the coupling between magnetic and polarization orders, Advances in Physics, 58, 321-448 (2009).
2. K.Z. Rushchanskii, S. Kamba, V. Goian, P. Vaněk, M. Savinov, J. Prokleška, D. Nuzhnyy, K. Knížek, F. Laufek, S. Eckel, S.K. Lamoreaux, A.O. Sushkov, M. Ležaič, and N.A. Spaldin, A multiferroic material to search for the permanent electric dipole moment of the electron, Nature Materials, 9, 649-654 (2010).
3. J.H. Lee, ... S. Kamba, et al. A strong ferroelectric ferromagnet created via spin-lattice coupling, Nature, 466, 954-959 (2010).
4. C. Kittel, Úvod do fyziky pevných látek, Academia, Praha 1985 (or English edition).
5. P. Brüesch, Phonons: Theory and Experiments I-III, Springer-Verlag, Berlin 1982

Předběžná náplň práce

Multiferoika jsou v přírodě vzácně se vyskytující materiály, které vykazují zároveň magnetické a feroelektrické uspořádání. Teoreticky je v nich možné ovlivňovat magnetizaci elektrickým polem nebo feroelektrickou polarizaci magnetickým polem. Podstata tohoto magnetoelektrického jevu není zatím plně pochopená, proto se intenzívně studuje. Navíc se tento jev může potenciálně využít ve stálých elektronických pamětech, magnetoelektrických senzorech atd.
Předmětem studia budou objemové i tenkovrstevné EuTiO3, SrMnO3, Sr1-xBaxMnO3, CaMnO3, Ca3Mn2O7, EuO atd. Ty jsou magnetické, ale neferoelektrické v objemových vzorcích. Feroelektřina bude v těchto vrstvách indukována uměle mechanických napětím od podložek, na kterých budou vrstvy narostlé. Pro studium feroelektrických fázových přechodů bude použita infračervená, Ramanova a THz spektroskopie, magnetické vlastnosti budou měřeny SQUIDem. Měření budou prováděna od 4 do 900 K. Spektroskopické metody budou použity na studium fononů, magnónů a elektromagnónů. Počítá se i s THz měřením spinových vln v magnetickém kryostatu do 7 T.

Předběžná náplň práce v anglickém jazyce

Magnetoelectric multiferroics are rare materials in nature, which exhibit simultaneously magnetic and ferroelectric order. These quantities are coupled and therefore there is possible to influence magnetization by electric field or ferroelectric polarization by magnetic field. The origin of the magnetoelectric effect is not yet fully understood, therefore it is intensively studied. Moreover, this effect can be used in nonvolatile electronic memories, magnetoelectric sensors, actuators etc.
The subject of this thesis will be study of bulk samples and thin films of EuTiO3, SrMnO3, Sr1-xBaxMnO3, CaMnO3, Ca3Mn2¬O7, EuO etc.. These materials are magnetic, but not ferroelectric in the bulk form. Ferroelectricity can be induced in thin films by mechanical strain from the substrate. Infrared, Raman and THz spectroscopy will be used for study of the ferroelectric phase transitions. Magnetic and magnetoelectric studies will be performed in SQUID magnetometer. The spectroscopic studies of phonons, magnons and electromagnons will be done between 4 and 900 K. THz measurements of the spin waves will be performed in a magnetic cryostat with the field up to 7 T.