diplomová práce

Charakterizace magnetických nanostruktur pomocí mikroskopie magnetických sil

Text práce 9.72 MB

Autor práce: Dr. Ing. Michal Staňo

Ak. rok: 2013/2014

Vedoucí: Ing. Michal Urbánek, Ph.D.

Oponent: Mgr. Aliaksei Vetushka, Ph.D.

Abstrakt:

Práce pojednává o mikroskopii magnetických sil magneticky měkkých nanostruktur, zejména NiFe nanodrátů a různě tvarovaných tenkých vrstev - například disků. Práce se zaměřuje na téměř vše, co s touto mikroskopickou technikou souvisí: přípravu měřicích sond a vzorků, samotná pozorování a mikromagnetické simulace magnetického stavu vzorků. Byla pozorována jádra magnetických vírů, jak s komerčními, tak s námi připravenými sondami. Podařilo se zobrazit i magnetické doménové stěny v nanodrátech o průměru pouhých 50 nm. Připravili jsme fungující sondy s různými magnetickými vrstvami: magneticky tvrdého kobaltu, slitiny CoCr a magneticky měkké slitiny NiFe. Magneticky tvrdé sondy poskytovaly lepší signál, zatímco magneticky měkké byly vhodnější pro pozorování magneticky měkkých vzorků, protože je příliš neovlivňují. Námi připravené sondy jsou přinejmenším srovnatelné se standardními komerčními sondami. Simulace se ve většině případů shodují jak s měřením, tak teorií. Dále představujeme také naše prvotní výsledky modelování interakce vzorku s magnetickou sondou, které mohou složit k simulaci měření pomocí mikroskopie magnetických sil, a to i v případě, kdy sonda ovlivňuje magnetický stav vzorku.

Klíčová slova:

Mikroskopie magnetických sil, sonda, magneticky měkká nanostruktura, magnetický vír, nanodrát, mikromagnetická simulace

Termín obhajoby

23.6.2014

Výsledek obhajoby

obhájeno (práce byla úspěšně obhájena)

znakmkaAznamka

Klasifikace

A

Jazyk práce

čeština

Fakulta

Ústav

Studijní program

Aplikované vědy v inženýrství (M2A-P)

Studijní obor

Fyzikální inženýrství a nanotechnologie (M-FIN)

Složení komise

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

Posudek vedoucího
Ing. Michal Urbánek, Ph.D.

Diplomovou práci pana Michala Staňa hodnotím známkou výborně. Při plnění zadaných úkolů pracoval pilně a samostatně. Všechny cíle diplomové práce byly splněny, rád bych vyzvednul jeho zájem a pečlivý přístup jak při práci v laboratoři, tak i při psaní práce samotné. Výsledky jeho práce v oblasti rozvoje metody mikroskopie magnetických sil jsou velkým přínosem v oblasti studia magnetických nanostruktur na Ústavu fyzikálního inženýrství.
Kritérium hodnocení Známka
Splnění požadavků a cílů zadání A
Postup a rozsah řešení, adekvátnost použitých metod A
Vlastní přínos a originalita A
Schopnost interpretovat dosažené vysledky 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

Známka navržená vedoucím: A

Posudek oponenta
Mgr. Aliaksei Vetushka, Ph.D.

Předložená magisterská práce Bc. Michala Staňa nazvaná Characterization of Magnetic Nanostructures by Magnetic Force Microscopy, vypracována na Ústavu fyzikálního inženýrství (Vysoké učení technické v Brně, Fakulta strojního inženýrství) pod vedením Ing. Michala Urbánka, PhD., se zabývá aplikací metody mikroskopie magnetických sil (Magnetic Force Microscopy - MFM) na základě mikroskopie se skenující sondou (SPM – Scanning Probe Microscopy) pro studium magneticky měkkých nano-struktur.

Práce je rozdělena na sedm části: (1, 2) motivační úvod s popisem problematiky měření magnetických vlastností v nano-měřítku, (3) podrobný popis teoretických a praktických aspektů měření metodou MFM a zkoumaných vzorků (magnetických nano-drátů a různě tvarovaných tenkých vrstev), (4) přehled sond pro MFM - hrotů s různým magnetickým pokrytím (NiFe, Co, CoCr), (5) přehled použitých metod jak pro depozici vlastních magnetických vrstev na sondy (Electrodeposition, ion-beam sputtering), tak i pro charakterizaci vyrobených hrotů a vzorků (Atomic Force Microscopy, Scanning Electron Microscopy, Energy Dispersive X-ray Spectroscopy, Magneto-Optical Kerr Effect); v této časti je také popsáná metoda počítačových simulací naměřených vysledků, (6) vlastní výsledky a (7) souhrn (summary). Diskuse je přímo uváděna u jednotlivých výsledků.

Teoretická část práce (33 stran) je poměrně velká a srozumitelně seznamuje se základy mikro-magnetismu, s několika variantami techniky MFM, které se používají v poslední době a problematikou měření především magneticky měkkých nano-struktur. Obsah této časti s poměrně velkým množstvím citací (>100) ve mně vyvolává dojem, že autor má v této oblasti dobrý přehled.

Vlastní výsledky (36 stran) jsou popsané poměrně dobře. Je vidět, že autor se musel seznámit s náročnými a drahými experimentálními nástroji (ke kterým je většinou omezený přistup), což zřejmě neumožnilo jít v některých případech k hlubším detailům. Dobře jsou popsány praktické problémy jako je hledaní správných nastavení pro MFM charakterizaci vzorků, modifikace držáku AFM pro redukci vnějších magnetických polí, nanášení vlastních magnetických vrstev na sondy. Většina výsledků měření MFM je doprovázena počítačovou simulací magnetických vlastností vzorků, které korelují s reálným měřením. Je ukázáno, že může dojít ke změně magnetických vlastností v průběhu měření, které jsou indukované hrotem, nicméně, z mého pohledu by bylo velice vhodné podrobněji popsat a prodiskutovat tento jev. Jediné, co mužů autorovi vytknout, je výraz v popisu obrázku č. 6.2: “… an expert eye can see also the dark dot in the center…”  - podle mě to není korektní způsob diskuze výsledku, místo toho by měl být uveden průřez v diskutovaném bodě, ze kterého by bylo jasně vidět, zda je tomu tak doopravdy.

Závěrečná část (Conclusion and Perspective) představuje souhrn odvedené práce i nevyřešených otázek s naznačením dalšího směru výzkumu. Rozsah a záběr odvedené práce plně splňuje zadání.

Po formální stránce je práce uspořádána přehledně. Úroveň angličtiny je velmi dobrá a množství chyb či překlepů je téměř zanedbatelné.
Kritérium hodnocení Známka
Splnění požadavků a cílů zadání A
Postup a rozsah řešení, adekvátnost použitých metod A
Vlastní přínos a originalita B
Schopnost interpretovat dosaž. vysledky a vyvozovat z nich závěry A
Využitelnost výsledků v praxi nebo teorii B
Logické uspořádání práce a formální náležitosti A
Grafická, stylistická úprava a pravopis A
Práce s literaturou včetně citací A

Známka navržená oponentem: A