Author of thesis: Ing. Jan Hajduček
Acad. year: 2020/2021
Supervisor: Ing. Vojtěch Uhlíř, Ph.D.
Reviewer: RNDr. Jiří Buršík, CSc., DSc.
Abstract: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.
Keywords:TEM, metamagnetism, FeRh, differential phase contrast, in-situ analysis.
Defended (thesis was successfully defended)
znamkaAznamka
Po otázkách oponenta bylo dále diskutováno:
Směr magnetizace ve vrstevnatých strukturách. Lorentzovská mikroskopie.
Student otázky zodpověděl.
Physical Engineering and Nanotechnology (N-FIN-P)
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)
prof. Mgr. Dominik Munzar, Dr. (člen)
RNDr. Antonín Fejfar, CSc. (člen)
prof. RNDr. Jiří Spousta, Ph.D. (člen)
doc. Ing. Stanislav Průša, Ph.D. (člen)
Diplomová práce je zaměřena na zobrazování magnetických textur postupy dostupnými v transmisní elektronové mikroskopii (TEM), zejména technikou diferenciálního fázového kontrastu. Autor v této práci prokázal velkou samostatnost a aktivní přístup ke zvládnutí zásadní přípravy vzorků, pokročilého ovládání mikroskopu a porozumění pozorovanému kontrastu. Získané výsledky jsou přínosem pro rozvoj magnetického zobrazování v TEM ve vysokém rozlišení a ukazují jednu z možných cest pro zobrazování antiferomagnetického uspořádání. Po formální a grafické stránce je práce vypracována velmi pečlivě. S potěšením ji tedy doporučuji k obhajobě.
Evaluation criteria |
Grade |
Splnění požadavků a cílů zadání |
A |
Postup a rozsah řešení, adekvátnost použitých metod |
A |
Vlastní přínos a originalita |
A |
Schopnost interpretovat dosažené výsledky a vyvozovat z nich závěry |
A |
Využitelnost výsledků v praxi nebo teorii |
A |
Logické uspořádání práce a formální náležitosti |
A |
Grafická, stylistická úprava a pravopis |
A |
Práce s literaturou včetně citací |
A |
Samostatnost studenta při zpracování tématu |
A |
Display moreGrade proposed by supervisor: A
Reviewer’s report
RNDr. Jiří Buršík, CSc., DSc.
DP směřuje do aktuální a rychle se rozvíjející oblasti magnetických materiálů s vysokým aplikačním potenciálem. Diplomant se podílel na náročných experimentálních technikách přípravy tenkých vzorků magnetických vrstev a zvládl jejich studium pomocí TEM s atomárním rozlišením včetně zahřívacího experimentu in situ. Logické členění, grafická úprava, angličtina i práce s literaturou jsou na velmi dobré úrovni. Poměrně velká část práce je věnována teoretickému popisu magnetických materiálů a specifikům jejich studia pomocí pokročilých technik TEM. Následuje popis přípravy vlastních vzorků, rozbor výsledků TEM (zejména použití metody diferenciálního fázového kontrastu) na amorfním feromagnetickém materiálu (permalloy), na nemagnetickém krystalickém materiálu (MgO) a v závěru na feromagnetické i antiferomagnetické fázi ve slitinách Fe-Rh. Práce poukazuje i na možnost řízení teplotních změn v TEM pro studium detailů transformace AF↔FM. V provedeném in situ experimentu se fázový přechod nepodařilo zachytit z důvodu výrazného posunu transformační teploty způsobeného finální přípravou vzorku. Zadání DP zmiňuje i přípravu multivrstev.
Celkově práce podrobně diskutuje a přesvědčivě demonstruje a rozvíjí možnosti TEM při studiu (meta)magnetických materiálů v nanorozměrech.
Evaluation criteria |
Grade |
Splnění požadavků a cílů zadání |
B |
Postup a rozsah řešení, adekvátnost použitých metod |
A |
Vlastní přínos a originalita |
A |
Schopnost interpretovat dosaž. výsledky a vyvozovat z nich závěry |
B |
Využitelnost výsledků v praxi nebo teorii |
A |
Logické uspořádání práce a formální náležitosti |
A |
Grafická, stylistická úprava a pravopis |
A |
Práce s literaturou včetně citací |
A |
Topics for thesis defence:
- V TEM snímcích kombinovaných se SAED (obr. 4.3, 4.7) je vhodné rozlišovat (např. typem závorek) mezi krystalografickými směry a difrakčními stopami.
V obr. 4.9 jsou zřejmě prohozeny označení výřezů e, f. Odkazy v textu (e, f, g) někdy nesouhlasí.
Co přesně znamenají „atomic ratios“ (osa I(%)) na obr. 4.8 a 4.9 a jak byly určeny?
V části o přípravě lamel pomocí FIB se zmiňuje výhoda ochranné Pt vrstvy. Proč nebyla použita také u vzorků FM a AF FeRh?
Display moreGrade proposed by reviewer: A
Responsibility: Mgr. et Mgr. Hana Odstrčilová