Studium magnetoelektrického jevu v multiferoickém SrMnO3

• Thesis title in Czech: Studium magnetoelektrického jevu v multiferoickém SrMnO3
• Thesis title in English: Study of magnetoelectric effeck in multiferroic SrMnO3
• Academic year of topic announcement: 2012/2013
• Thesis type: diploma thesis
• Department: Department of Condensed Matter Physics (32-KFKL)
• Supervisor: RNDr. Stanislav Kamba, CSc.

Guidelines

Předmětem magisterské práce bude studium magnetoelektrického jevu v SrMnO3. V tomto antiferomagnetickém materiálu je silná spin-fononová vazba, která se musí projevit v anomální teplotní závislosti fononové frekvence. Právě měření infračervených a Ramanovských spekter SrMnO3 keramik a tenkých vrstev bude cílem této práce. SrMnO3 není feroelektrický za normálních podmínek, ale je teoreticky předpovězeno, že by se v tenkých vrstvách měla indukovat feroelektřina vlivem mechanického napětí od podložky na kterých budou vrstvy narostlé. Takto by se měl uměle indukovat multiferoický stav, ve kterém se dá očekávat anomálně zvýšený magnetoelektrický jev. Ten bude studován pomocí SQUID magnetometru.

References

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).

Preliminary scope of work

Magnetoferoelektrická 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 magisterské práce bude studium magnetoelektrického jevu v SrMnO3. V tomto antiferomagnetickém materiálu je silná spin-fononová vazba, která se musí projevit v anomální teplotní závislosti fononové frekvence. Právě měření infračervených a Ramanovských spekter SrMnO3 keramik a tenkých vrstev bude cílem této práce. SrMnO3 není feroelektrický za normálních podmínek, ale je teoreticky předpovězeno, že by se v tenkých vrstvách měla indukovat feroelektřina vlivem mechanického napětí od podložky na kterých budou vrstvy narostlé. Takto by se měl uměle indukovat multiferoický stav, ve kterém se dá očekávat anomálně zvýšený magnetoelektrický jev. Ten bude studován pomocí SQUID magnetometru.

Preliminary scope of work in English

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 etc.
The subject of this diploma work will be study of magnetoelectric effect in SrMnO3. There is a strong spin-lattice coupling, which should be revealed in anomalous temperature dependence of phonon frequencies. The study of infrared reflectivity and Raman scattering spectra of SrMnO3 ceramics and thin films will be subject of this work. SrMnO3 is not ferroelectric, but it was theoretically proposed, that the ferroelectricity can be strain induced from the substrate. Such artificial multiferroic should have anomalously enhanced magnetoelectric effect. This effect will be investigated with SQUID magnetometer.