Terahertzová detekce optické manipulace s antiferomagnetem CuMnAs

Abstract

Goal of this bachelor's thesis is to carry out and optimize the very first measurement of optical manipulation of the magnetic state of the antiferromagnet CuMnAs with terahertz detection. Laser- induced changes of electrical resistance due to switching of antiferromagnetic order of CuMnAs into frozen state are studied, which is characterized by a nonlinear dependency on fluence and existence of a power threshold. Experiments have shown that above a certain level of pulse fluence, switching also results in a permanent change in resistance due to sample damage. A new method for measuring the range of usable fluences allowing for switching without irreversible changes in magnetic layers has been developed to quantify this phenomenon. This analysis was performed under various regimes of optical exposure depending on the number of writing pulses. The experiments conducted in this bachelor's thesis will help determine the parameters for continuously optically exciting the sample, which is a necessary prerequisite for stroboscopic time-resolved experiments and the study of antiferromagnet manipulation on a femtosecond time scale.

Cílem bakalářské práce je uskutečnit a optimalizovat vůbec první měření optické manipulace magnetického stavu antiferomagnetu CuMnAs s terahertzovou detekcí. Studovány jsou laserem vyvolané změny elektrického odporu v důsledku přepínání magnetického pořádku CuMnAs do zamrzlého stavu, které je charakteristické nelineární fluenční závislostí a existencí výkonového prahu. Experimenty prokázaly, že od určité určité úrovně fluence pulzu dochází při přepínání také k permanentní změně odporu vlivem poškození vzorku. Pro kvantifikaci tohoto jevu byla vyvinuta nová metoda měření intervalu použitelných fluencí umožňujících přepínání bez nevratných změn magnetických vrstev. Tato analýza byla provedena v různých režimech optické expozice v závislosti na počtu zapisovacích pulzů. Experimenty provedené v této bakalářské práci napomohou ke stanovení parametrů, pro které lze nepřetržitě opticky excitovat vzorek, což je nutný předpoklad pro stroboskopické časově rozlišené experimenty a studium manipulace antiferomagnetu na femtosekundové časové škále.