Optical Investigation of Magnetic Domain Structure and Dynamics in Antiferromagnetically Coupled Magnets

Abstract

Název práce: Optické zkoumání struktury magnetických domén a magnetické dynamiky v antiferomagneticky vázaných magnetech Autor: Jozef Kimák Katedra: Katedra chemické fyziky a optiky Vedoucí bakalářské práce: prof. RNDr. Petr Němec, Ph.D., Katedra chemické fyziky a optiky Abstrakt: Tato dizertační práce se zabývá studiem magnetických vlastností ferimag- netického izolátoru YIG a dvou nekolineárních antiferomagnetických kovů Mn3NiN a Mn3GaN pomocí optických metod. S využitím pump-probe metody jsme ukázali, že precesi magnetizace lze v nedopovaném YIGu, který je v optické spektrální oblasti transparentní, excitovat depozicí tenké nemagnetické kovové vrstvy na jeho povrch. Tímto postupem jsme vytvořili metodu umožňující studium lokálních magnetických vlastností izolačních nebo polovodičových magnetů s prostorovým rozlišením omezeným pouze velikostí optické stopy. V patternovaném Mn3NiN jsme zkoumali strukturu mag- netických domén pomocí skenovací techniky založené na anomálním Nernstově jevu a demonstrovali možnost laserem asistovaného zápisu magnetické informace. Pump-probe měření provedená na Mn3NiN i Mn3GaN odhalila dva komplementární režimy ultrarychlé magnetické dynamiky: termální režim spojený s potlačením magnetického uspořádání a netermální režim charakterizovaný silnou závislostí na orientaci lineární...

Title: Optical Investigation of Magnetic Domain Structure and Dynamics in Antiferro- magnetically Coupled Magnets Author: Jozef Kimák Department: Department of Chemical Physics and Optics Supervisor: prof. RNDr. Petr Němec, Ph.D., Department of Chemical Physics and Optics Abstract: This thesis investigates magnetic properties of ferrimagnetic insulator YIG and two non-collinear antiferromagnetic metals Mn3NiN and Mn3GaN using optical techniques. By employing a pump-probe method, we demonstrated that magnetization precession can be excited in undoped YIG, which is transparent in the optical spectral range, through the deposition of a thin nonmagnetic metallic capping layer. This estab- lishes a method for probing local magnetic properties in insulating or semiconducting magnets, with a spatial resolution limited only by the size of the optical spot. In patterned Mn3NiN, we investigated the magnetic-domain structure using a scanning technique based on the anomalous Nernst effect and we demonstrated the possibility of laser-assisted writing of magnetic information. The pump-probe measurements per- formed on both Mn3NiN and Mn3GaN revealed two complementary regimes of ultrafast magnetic dynamics: a thermal regime associated with magnetic order quenching and a nonthermal regime, characterized by a strong...