Investigation of spin structure and dynamics in magnetically ordered thin films

Abstract

Název: Studium spinové struktury a dynamiky magneticky uspořádaných tenkých filmů Autor: Tomáš Janda Abstrakt: Tato dizertace se věnuje vývoji metod zobrazování a ultrarychlé manipulace magnetických textur, jako jsou magnetické domény a doménové stěny, a studiu s tím související dynamiky magnetizace. Soustředili jsme se na techniky, které jsou kromě feromagnetů aplikovatelné také na antiferomag- nety, zejména tenké antiferomagnetické filmy. Použité excitační techniky byly ponejvíce založené na přímém nebo nepřímém působení ultrakrátkých laserových pulzů. Studovali jsme pohyb doménových stěn vyvolaný přenosem úhlového mo- mentu hybnosti z kruhově polarizovaných femtosekundových laserových pulzů ve feromagnetu GaMnAsP a zjistili jsme, že pozorovaný makroskopický po- sun doménové stěny je možný pouze díky její setrvačnosti. V jiném experi- mentu jsme generovali pikosekundové pulzy elektrického proudu absorpcí ul- trakrátkých laserových pulzů ve fotovodivém spínači založeném na vertikální struktuře PIN diody a použili jsme je k excitaci magnetického filmu nane- seného přímo na povrchu diody. Pro zobrazování doménové struktury antifer- omagnetů jsme vyvinuli jednoduchou techniku laserového skenování založenou na...

Title: Investigation of spin structure and dynamics in magnetically ordered thin films Author: Tomáš Janda Abstract: This thesis is devoted to the development of methods for imaging and ultrafast manipulation of magnetic textures, such as magnetic domains and domain walls (DWs), and to the investigation of the corresponding magnetiza- tion dynamics. We focused on techniques that are, besides ferromagnets (FMs), applicable also to antiferromagnets (AFs), in particular, AF thin films. The employed excitation techniques were mostly based on direct or indirect effects of ultrashort laser pulses. We studied the DW motion induced by a transfer of angular momentum from circularly polarized femtosecond laser pulses in a FM GaMnAsP and we found that the observed macroscopic DW displacement is only possible due to its inertia. In a distinct experiment, picosecond current pulses were generated by an absorption of the ultrashort laser pulses in a verti- cal PIN diode-based photoconductive switch and used to excite a magnetic film deposited directly on top of the diode. For imaging of AF domain patterns, we developed a simple table-top laser-scanning technique, which is based on a magneto-thermoelectric response of the AF textures in the presence of a local laser-induced heating. We first used the method to image the...