Badanie sprzężeń magnetosprężystych w multiferroikach heterostrukturalnych
Praca ta ma trzy cele. Po pierwsze, sprawdzono szczegółowo wpływ deformacji spontanicznej litego kryształu ferroelastycznego na namagnesowanie cienkiej warstwy magnetycznej. Temperaturowe zależności wzdłużnego namagnesowania w strukturach NiFe/LiCsSO4 i NiFe/KH2PO4 otrzymane zostały magnetometrem SQUID. Wykazano, że namagnesowanie ulega wyraźnej i ciągłej zmianie z powodu deformacji ferroelastyka. Sprzężenie to zostało opisane ilościowo na podstawie symulacji mikromagnetycznych. Domeny magnetyczne, zobrazowane w warstwach NiFe przy pomocy mikroskopii Kerr'a, kopiują strukturę domenową ferroelastycznych podłoży. Oszacowano współczynnik magnetostrykcji warstwy oraz opisano temperaturową ewolucję osi łatwego namagnesowania w warstwie. Po drugie, przy pomocy spektroskopii Brillouina pokazano, jak sprzężenie magnetosprężyste zmienia częstotliwość powierzchniowej fali spinowej w heterostrukturze NiFe/Gd2(MoO4)3. Dane eksperymentalne zostały porównane z teoretycznymi przewidywaniami na podstawie symulacji mikromagnetycznych i zależności dyspersyjnej dla fal spinowych, otrzymując satysfakcjonującą zgodność. Heterostruktury tego typu mogłyby być w przyszłości wykorzystane w spintronice do zapisu informacji lub modyfikacji fal spinowych. W tym celu należałoby jednak wytworzyć fazę ferroelektryczną w postaci warstwy, co było ostatnim krokiem w tej pracy. Cienkie warstwy molibdenianu gadolinu zostały naniesione metodą ablacji laserowej na różne podłoża. Otrzymano epitaksjalne warstwy w tetragonalnej fazie α’-Gd2(MoO4)3 o strukturze zdefektowanego szelitu. This work contains of three aims. First, the influence of spontaneous strain of bulk ferroelastic crystal onto magnetization of ferromagnetic thin film is showed experimentally by SQUID magnetometry. I showed a significant change in a thin NiFe film magnetization as a consequence of magnetoelastic coupling with a ferroelastic LiCsSO4 and KH2PO4 substrate. The results that are quantitatively consistent with the experimental data were obtained assuming the micromagnetic model. The magnetic domains in the NiFe were found by Kerr microscopy to strictly mimic the pattern of ferroelastic domains. This effect was quantitatively described in terms of a Stoner-Wohlfarth model, which permitted an estimation of the magnetostriction constant and the evolution of the magnetic easy axis in the film. Secondly, it is showed that Gd2(MoO4)3 substrate changed the frequency of magnetostatic surface spin wave in NiFe thin film. I compared the experimental values of this change with theoretical predictions using micromagnetic calculations and dispersion relations for spin waves. Such ferroelastic - ferromagnetic structure can be applied in the future, for example, to electrically tune the frequency of a spin wave, what may be useful in rapidly developing magnonic technology. For this purpose it is necessary to obtain high quality thin films of gadolinium molybdate, which was the last goal of this work. GMO thin films were deposited onto different substrates by pulsed laser deposition technique. High-quality, epitaxial α’-Gd2(MoO4)3 films of tetragonal defect scheelite type structure were obtained.
multiferroiki, multiferroics, cienkie warstwy, thin films, magnetostrykcja, magnetostriction, magnetyzm, magnetism
Networked Digital Library of Theses and Dissertations