Master's Thesis

Study of Properties of Surface Plasmon Polaritons on Magnetic Materials

Final Thesis 1.38 MB

Author of thesis: Ing. Petr Dvořák, Ph.D.

Acad. year: 2010/2011

Supervisor: doc. Ing. Radek Kalousek, Ph.D.

Reviewer: prof. RNDr. Eduard Schmidt, CSc.

Abstract:

The diploma thesis deals with the experimental study of surface plasmon polaritons (SPPs) on nano-structures with the Au/Co/Au multilayer. Plasmonic structures were prepared by the electron beam lithography and by the focused ion beam. A Scanning optical near-field microscope was used for detection of surface plasmon polaritons. SPPs were confirmed by the experiment with different polarizations of the illuminating light. Furthermore, differences in plasmon interference wavelengths was measured for different surface dielectric functions. Finally, the decantation of the SPPs interference image was measured in dependence on the external magnetic field.

Keywords:

Plasmon, spinplasmonics, electron beam lithography, focused ion beam, scanning near-field microscope

Date of defence

20.6.2011

Result of the defence

Defended (thesis was successfully defended)

znakmkaAznamka

Grading

A

Language of thesis

Czech

Faculty

Department

Study programme

Applied Sciences in Engineering (N3901-2)

Study field

Physical Engineering and Nanotechnology

Composition of Committee

prof. RNDr. Tomáš Šikola, CSc. (předseda)
prof. RNDr. Miroslav Liška, DrSc. (místopředseda)
prof. RNDr. Bohumila Lencová, CSc. (člen)
doc. RNDr. Josef Kuběna, CSc. (člen)
prof. RNDr. Jiří Komrska, CSc. (člen)
prof. RNDr. Pavel Zemánek, Ph.D. (člen)
prof. RNDr. Petr Dub, CSc. (člen)
prof. RNDr. Radim Chmelík, Ph.D. (člen)
prof. Ing. Ivan Křupka, Ph.D. (člen)
prof. RNDr. Jiří Spousta, Ph.D. (člen)
RNDr. Antonín Fejfar, CSc. (člen)

Supervisor’s report
doc. Ing. Radek Kalousek, Ph.D.

Autor se ve své práci zaměřil na studium vlastností povrchových plazmonových polaritonů, které přitahují pozornost týmů aplikovaného výzkumu zejména pro vývoj senzorů a optoelektroniku. Text je přehledně rozdělen na úvod do problematiky elektromagnetického pole včetně optických vlastností pevných látek, dále vysvětluje podstatu povrchového plazmonového polaritonu a také vliv feromagnetického prostředí na elektromagnetickou vlnu. Následuje experimentální část, v níž se věnuje studiu vlivu magnetizace feromagnetické vrstvy na šíření povrchových plazmonových polaritonů. Je patrné, že autor dokáže systematicky plánovat své experimenty a uvážlivě vyhodnocovat výsledky. Lze konstatovat, že diplomant splnil požadavky a cíle zadání. Z těchto důvodů doporučuji diplomovou práci k obhajobě a hodnotím ji výsledným klasifikačním stupněm výborně/A.
Evaluation criteria Mark
Fulfilment of requirements and objectives of assignment A
Working process, extent and suitability of applied methods A
Scholarly contribution and originality A
Ability to interpret achieved results and draw conclusions A
Applicability of results in practice or theory A
Logical arrangement of thesis and its layout A
Grafic layout, used style and language level B
Work with used sources including quotations B
Student's independence when working on the topic A

Grade proposed by supervisor: A

V úvodní teoretické kapitole jsou uvedeny základní fakta z teorie elmag. pole nutná k pochopení dalšího textu v přiměřeném rozsahu. Sympatická je historická část a snaha v celém textu práce citovat původní, i když starší, prameny. Text je přehledný, samozřejmě by mohl být místy přesnější ( např. str. 13 -  klasifikace plasmonů, polariton vs. plazmon, str. 16 – frekvenční závislost dielektrické funkce, str. 19 frekvenční omezení pro μ…..). Totéž platí pro kapitolu o optických vlastnostech pevných látek. Další kapitola se váže přímo k tématu práce. I z tohoto důvodu mohla být diskuze na str. 29 být obecnější (tlumení). Velmi důležitá kapitola je o chování elmag. vlny ve feromagnetickém materiálu. Má však pouze úvodní charakter.  Velmi zajímavý graf 5.1 by si zasloužil podrobnější popis nebo odkaz na literaturu. Drobnosti: Obrázky jsou sice kvalitní, ale značení není běžné, např. obr. 3.1 chybí rozměr ω, na ose ε je zbytečné ε(ω ), obr. 3.2……, str.34. „anizotropní magnetické pole“.
Diplomant měl k dispozici velmi kvalitní exp. zařízení. Není však jasné do jaké míry se podílel na jeho realizaci. Obrázky jsou sice esteticky působivé, ale mohly být jednodušší a názornější. Podrobně je popsána příprava vzorků (amorfní křemenné sklo s index lomu 1.55?) včetně použité technologie.
Poměrně velmi důležitou roli hraje zpracování dat. Postup je poměrně náročný a jeho účinnost mohla být demonstrována na jednodušším případě. Obrázky o vlivu dopadu polarizovaného světla jsou popsány kvalitativně, rozhodně měl být vyloučen vliv částečné polarizace a změny dopadající intenzity světla. Kriticky měla být popsána nesymetrie při 45º. Samy výsledky i když kvalitativní jsou úspěchem. Lépe dopadl pokus o kvantitativní vyhodnocení interferenčního jevu s dobrou shodou experimentálních a teoretických hodnot. Nejdůležitější výsledek diplomové práce je zjištění stáčení interferenčního jevu vlivem vnějšího magnetického pole jako analogie Kerrova jevu v plazmonice. Bohužel obtíže experimentálního charakteru  nedovolily opakování a zpřesnění pokusu. V závěru autor hodnotí experimentální výsledky, ale bez podrobnějšího srovnání se současným stavem.
Diplomant prokázal schopnost samostatné tvůrčí práce, zvládl poměrně obtížnou problematiku po teoretické i experimentální stránce a dosáhl zajímavé původní výsledky.
Evaluation criteria Mark
Fulfilment of requirements and objectives of assignment A
Working process, extent and suitability of applied methods A
Scholarly contribution and originality A
Ability to interpret achieved results and draw conclusions B
Applicability of results in practice or theory A
Logical arrangement of thesis and its layout A
Grafic layout, used style and language level B
Work with used sources including quotations B

Grade proposed by reviewer: A