En las nuevas aplicaciones basadas en sistemas ferroicos a menudo
se consideran las paredes de dominio como portadores de la información.
Asimismo, la necesidad de satisfacer la ley de Moore requiere
una reducción drástica de las dimensiones de los dispositivos a comercializar.
Aunque ya existen métodos para estudiar la dinámica
de los dominios a nanoescala, éstos son muy lentos y caros, además
es muy complicado medir las propiedades magnéticas y eléctricas simultáneamente.
Esto crea la necesidad de un método intermedio que
ofrezca resolución lateral submicrométrica y cortos tiempos de medición
y que, al mismo tiempo, proporcione suficiente información
sobre todas las propiedades ferroicas de un sistema.
Para solucionar este problema, hemos desarrollado varios métodos
ópticos que amplían las posibilidades de caracterización multiferroica.
Por un lado, hemos desarrollado un montaje experimental
magneto-óptico Kerr que permite trabajar bajo campos eléctricos aplicados
in-situ en un rango de frecuencias ajustables. Mediante esta
aproximación experimental, hemos podido separar y cuantificar diferentes
contribuciones al acoplamiento magnetoeléctrico (mediado
por tensión superficial y/o por efectos de superficie) y hemos podido
analizar su dinámica específica por separado. Por otro lado, hemos
podido obtener una cartografía directa del acoplamiento magnetoeléctrico
con una resolución lateral submicrónica, mediante al desarrollo
de un microscopio confocal sensible a la polarización de la luz.
En experimentos realizados en BTO / LSMO se observaron cambios
inducidos por un campo magnético en la respuesta ferroeléctrica en
torno al 50% en promedio, con variaciones de hasta un 20 %.
Finalmente, hemos estudiado r el origen del aumento de la respuesta
magneto-óptica a frecuencias resonantes con plasmones en cristales
magnetofotónicos. Estos resultados abren nuevas perspectivas en dispositivos
basados en la física de plasmones, con aplicaciones en comunicaciones
ópticas y en detección. En esta línea, hemos desarrollado
un marco teórico unificado que permite modelar las señales magnetoópticas
de soluciones coloidales en un rango amplio de frecuencias
en el visible. El modelo que proponemos muestra una excelente concordancia
con los datos medidos experimentalmente en soluciones
coloidales de nanopartículas de níquel en hexano y en tolueno, utilizando
solamente las propiedades ópticas tabuladas de los materiales,
sin ajustar ningún parámetro. Estos resultados abren nuevas perspectivas
en materiales compuestos metal/dieléctrico, para dispositivos
innovadores basados en plasmones, que explotan la polarización de
la luz en vez de los cambios en reflectancia óptica. / New applications of ferroic systems often consider domain wall as
carrier of information. Understanding of the nature of domain structure
and its dynamics is therefore essential. At the same time the
omnipresent need of keeping up with Moore law demands the dimensions
of commercialized devices to decrease drastically. Hence
the resolution of classical optical Kerr microscopy does not suffice
anymore. Methods for studying domain dynamics at nanoscale are
available, but are very time consuming and expensive. It’s extremely
complicated to measure both magnetic and electric properties simultaneously.
This creates a need for an intermediate method that offers
sub-micron lateral resolution and short measurement times, yet produces
enough information about all ferroic properties of a system.
To address this issue we developed several optical methods that
expand the possibilities of multiferroic characterization. An electric
field frequency spectrum magneto-optical Kerr effect setup allows for
an effective separation and quantification of surface and strain mediated
magnetoelectric coupling effects as demonstrated on Co/ lead
zirconate titanate (PZT) ferroic multilayers. Direct electro-magnetic
domain mapping with sub-micron lateral resolution was made possible
with cryostat ready polarization sensitive confocal microscope.
Magnetic field induced changes in ferro-electric response around 50%
with 20% variations were observed on barium titanate (BTO)/ lanthanum
strontium manganite (LSMO) structure.
Furthermore, enhancements to magneto-optical Kerr-effect (MOKE)
spectroscope enabled study of the origin of magneto-optical enhancement
at plasmonic frequencies in magneto-photonic crystals. This
paves the way to plasmon-devices with optimal performance for applications
in optical communications and sensing. In this line, we developed
a unified theoretical frame for modeling of both saturating
and non-saturating magneto-optical effects in diluted colloidal dispersions
of magnetic nanoparticles. The model shows remarkably good
agreement with experimental data obtained from nickel nanoparticles
in hexane and toluene using only tabulated data and no fitting.
Hence we can envision the use of optimized hybrid metal/ dielectric
composites as platforms for new optical devices and especially for innovative
plasmon-based sensors exploiting light polarization instead
of reflectance.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:TDX_UAB/oai:www.tdx.cat:10803/133353 |
| Date | 17 February 2014 |
| Creators | Vlašín, Ondrej |
| Contributors | Herranz, Gervasi, Rodríguez Viejo, Javier, Universitat Autònoma de Barcelona. Departament de Física |
| Publisher | Universitat Autònoma de Barcelona |
| Source Sets | Universitat Autònoma de Barcelona |
| Language | English |
| Detected Language | Spanish |
| Type | info:eu-repo/semantics/doctoralThesis, info:eu-repo/semantics/publishedVersion |
| Format | 155 p., application/pdf |
| Source | TDX (Tesis Doctorals en Xarxa) |
| Rights | info:eu-repo/semantics/openAccess, ADVERTIMENT. L'accés als continguts d'aquesta tesi doctoral i la seva utilització ha de respectar els drets de la persona autora. Pot ser utilitzada per a consulta o estudi personal, així com en activitats o materials d'investigació i docència en els termes establerts a l'art. 32 del Text Refós de la Llei de Propietat Intel·lectual (RDL 1/1996). Per altres utilitzacions es requereix l'autorització prèvia i expressa de la persona autora. En qualsevol cas, en la utilització dels seus continguts caldrà indicar de forma clara el nom i cognoms de la persona autora i el títol de la tesi doctoral. No s'autoritza la seva reproducció o altres formes d'explotació efectuades amb finalitats de lucre ni la seva comunicació pública des d'un lloc aliè al servei TDX. Tampoc s'autoritza la presentació del seu contingut en una finestra o marc aliè a TDX (framing). Aquesta reserva de drets afecta tant als continguts de la tesi com als seus resums i índexs. |
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