Polarized neutron scattering on the magnetization reversible of the multiferroic spinel CoCr2O4
Tersinir manyetize multiferroik spinel CoCr2O4'ün polarize nötron saçılması
- Tez No: 912452
- Danışmanlar: PROF. DR. WINFRIED PETRY
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Belirtilmemiş.
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2022
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Technische Universität München
- Enstitü: Yurtdışı Enstitü
- Ana Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 61
Özet
Multiferroikler, ferroelektrik ve ferromanyetizmanın aynı anda var olabildiği malzemelerdir. Bu malzemeler spintronik uygulamarında kullanım için önemli bir umut vaat etmektedir. CoCr2O4, spinden kaynaklanan hem spontan mıknatıslanma hem de spontan elektrik polarizasyonu sergileyen multiferroik bileşiklerin öncü örneğidir ve spontan polarizasyonun tersine çevrilmesini içeren önemli bir manyetoelektrik (ME) etkiyi induklemesi beklenen potansiyeli nedeniyle son zamanlarda yeniden ilgi görmüştür. CoCr2O4, A bölgelerinin manyetik Co2+ iyonları ve B bölgelerinin manyetik Cr3+ iyonları tarafından doldurulduğu AB2O4 normal spinel yapısına sahiptir. Tc = 93 K'nin altında bileşik kollineer ferrimanyetik bir durum kazanır. Daha fazla soğutma ile, Ts = 26 K'nin altında, konik bir spin-spiral durumu oluşturur ve tip-II multiferroik olarak davranır. Konik spin-spiral konfigürasyon içindeki spontane mıknatıslanma, multiferroik alanlar, özellikle ferrimanyetik ve ferroelektrik alanlar arasında güçlü bir manyetoelektrik (ME) bağlantı gösteren bir elektrik polarizasyonu üretir. Bu multiferroik alanların manyetoelektrik düzenlemesinin anlaşılması, spintronik cihazların ilerlemesi için gerekli olan dinamik ME duyarlılığının iyileştirilmesi konusunda yeni bir bakış açısı sunmaktadır. Bu durum bizi multiferroik spinel oksit CoCr2O4'te manyetik olarak indüklenen spontane mıknatıslanmanın tersine dönmesinin ardındaki ayrıntılı mekanizmayı incelemeye zorlamaktadır. Elektriksel polarizasyonun doğası gereği spin yönelimleriyle, özellikle de spinlerin kiralitesiyle bağlantılı olduğu göz önüne alındığında, polarize nötron saçılması konik spin-spiral alanların dağılımını analiz etmek için etkili bir teknik olarak hizmet edebilir. Bu yaklaşım, harici bir manyetik alana maruz kaldığında bu alanların tersine dönme ve gevşeme davranışını araştırmak için özellikle yararlıdır. Bu bağlamda, PUMA termal üç eksenli spektrometre, spin-flip (SF) ve non-spin-flip (NSF) nötron saçılımının eşzamanlı ölçümüne olanak tanıyan farklı bir polarizasyon tekniği sunmaktadır. Bu tezde, anahtarlama manyetik alanına göre manyetoelektrik (ME) tepkisini değerlendirmek elektriksel ölçümler yapılmıştır. Ayrıca, yığın manyetik özelliklerini karakterize etmek için SQUID verilerine dayanarak A(Co2+) ve B(Cr3+) manyetik iyonları, yani J_AA, J_AB, J_BB arasındaki değişim etkileşimlerini tahmin etmek için atomistik simülasyonlar gerçekleştirilmiştir. Son olarak, üç eksenli spektrometre PUMA'dan elde edilen polarize nötron saçılma verilerini kullanarak mıknatıslanmanın tersine dönme mekanizmasını atomik düzeyde incelemeye çalıştık.
Özet (Çeviri)
Multiferroics are the materials in which ferroelectricity and ferromagnetism can coexist. They have a great potential for spintronics applications. CoCr2O4 is the first example of multiferroic compounds with both spontaneous magnetization and spontaneous electric polarization of spin origin, and has recently attracted a revived interest because of its anticipated potential to bring about a very large magnetoelectric (ME) effect, i.e., the reversal of the spontaneous magnetization accompanied by the reversal of the spontaneous polarization and vice versa. CoCr2O4 has a normal spinel structure AB2O4 here the A sites are filled by the magnetic Co2+ ions and B sites by the magnetic Cr3+ ions. Below Tc = 93 K, the compound acquires a collinear ferrimagnetic state. With further cooling, below Ts = 26 K, it forms a conical spin-spiral state and behave as a type-II multiferroic. The spontaneous magnetization in the conical spin-spiral configuration induces an electrical polarization exhibiting a strong ME coupling between the multiferroic domains, i.e., ferrimagnetic and ferroelectric domains. Understanding the magnetoelectric control of the multiferroic domains provides a new perspective on the enhancement of the dynamical ME susceptibility, which is crucial for spintronic devices. This motivates us to investigate the microscopic mechanism of magnetically induced spontaneous magnetization reversal in the multiferroic spinel oxide CoCr2O4. Since the electrical polarization is directly coupled to the spin orientations, i.e., to the chirality of the spins, polarized neutron scattering can be a useful method to study the distribution of the conical spinspiral domains, especially to investigate the inversion and relaxation behavior of the domains in response to an external magnetic field. In this regard, PUMA thermal triple-axis spectrometer provides a unique polarization method where spin-flip (SF) and non-spin-flip (NSF) neutron scattering can be measured simultaneously. In this thesis work, we have performed electrical measurements to measure the ME response with respect to the switching magnetic field. Additionally, we have carried out SQUID magnetometry measurements to characterize the bulk magnetic properties. In parallel, atomistic simulations has been carried out to estimate the exchange interactions between the A (Co2+) and B (Cr3+) magnetic ions, i.e., J_AA, J_AB, J_BB from the SQUID data. Finally, we tried to investigate the magnetization reversal mechanism on the atomic scale using polarized neutron scattering data measured at the triple-axis spectrometer PUMA.
Benzer Tezler
- Spin-echo small-angle neutron scattering development
Başlık çevirisi yok
OKTAY UCA
Doktora
İngilizce
2003
Elektrik ve Elektronik MühendisliğiTechnische Universiteit Delft (Delft University of Technology)PROF. DR. G.J. KEARLEY
- Bir polarize döteron hedefin polarizasyon miktarının ölçümleri
Measurement of polarisation of the deuteron polarised target at spin muon collaboration
İSKENDER A. REYHANCAN
Yüksek Lisans
Türkçe
1994
Fizik ve Fizik Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiPROF.DR. H. HÜSEYİN GÜVEN
- First principles investigation of elastic and vibrational properties of magnetic shape memory alloys
Manyetik şekil bellek yapıların elastik ve titreşim özelliklerinin ilk prensiplerden incelenmesi
SAVAŞ AĞDUK
Yüksek Lisans
İngilizce
2011
Fizik ve Fizik MühendisliğiKarabük ÜniversitesiFizik Ana Bilim Dalı
YRD. DOÇ. DR. GÖKHAN GÖKOĞLU
- The application of HN method for polarization problems in plane geometry
HN yönteminin düzlem geometrideki polarizasyon problemlerine uygulanması
MENEKŞE ŞENYİĞİT
Yüksek Lisans
Türkçe
2004
Fizik ve Fizik MühendisliğiAnkara ÜniversitesiFizik Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. AYŞE KAŞKAŞ
- HN yönteminin düzlem geometrideki polarizasyon problemlerine uygulanması
The application of HN method for polarization problems in plane geometry
MENEKŞE KARAHASANOĞLU
Yüksek Lisans
Türkçe
2004
Fizik ve Fizik MühendisliğiAnkara ÜniversitesiFizik Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. AYŞE KAŞKAŞ