Spin vortex states in magnetostaticaly coupled magnetic nanodisks

Magnetické vortexy ve feromagnetických discích jsou charakterizovány pomocí smyslu stáčení magnetizace v rovině disku a pomocí směru vortexového jádra kolmého k rovině disku. Bylo představeno několik konceptů paměťových médií využívajících magnetické vortexy, a ty jsou proto v současné době intenzivně studovány. Tato práce se zabývá magnetostatickým propojením dvojic magnetických disků, konkrétně objasněním jejich vzájemného ovlivňování v průběhu nukleačního procesu. Nejprve bylo třeba studovat náhodnost jednotlivých disků, abychom zajistili, že nově znukleovaný stav je ovlivněn pouze blízkými magnetickými strukturami. Prověřili jsme naše litografické možnosti za účelem dosažení nejlepší možné geometrie. Dále představujeme koncept elektrického čtení směru spinové cirkulace s využitím jevu anizotropní magnetorezistence. Tato metoda umožňuje automatické měření, čímž bylo umožněno získání dostatečně velkého statistického souboru. Byly také provedeny výpočty křivek magnetorezistence, abychom byli předem schopni analyzovat chování naměřených dat. Nakonec jsme provedli komplementární měření pomocí mikroskopie magnetických sil.Magnetic vortices in ferromagnetic disks are curling magnetization structures characterized by the sense of the spin circulation in the plane of the disk and by the direction of the magnetization in the vortex core. Concepts of memory devices using the magnetic vortices as multibit memory cells have been presented, which brought the high demand for their research in many physical aspects. This work investigates the magnetostatic coupling in pairs of ferromagnetic disks to clarify the influence of nearby disks or other magnetic structures to the vortex nucleation mechanism. To ensure that the vortex nucleation is influenced only by the neighbouring magnetic structures, the randomness of the nucleation process was studied in single disks prior to the work on pairs of disks. We had to ensure that the vortex nucleation is influenced only by the neighbouring magnetic structures and not by an unwanted geometrical asymmetry in the studied disk. Lithographic capabilities were inspected in order to achieve the best possible geometry. Further we present a concept of electrical readout of the spin circulation using the anisotropic magnetoresistance, which allows automated measurements to provide sufficient statistics. To explain the magnetoresistance behaviour, numerical calculations together with magnetic force microscopy measurements are presented.