Control of the magnetic order in compensated collinear magnetic materials for spintronics

Abstract

This thesis investigates the effective means of controlling magnetic order in compensated collinear magnetic materials relevant to spintronics. While traditional spintronic technologies primarily rely on uncompensated ferro- magnets, emerging compensated systems such as antiferromagnets and alter- magnets offer distinct advantages, including terahertz magnetization dynam- ics and the absence of stray fields. Altermagnets, in particular, combine these features with spin-polarized transport, opening new opportunities for device functionality. The work focuses on three representative systems: MnTe, CuMnAs, and Mn2As. In MnTe, manipulation of magnetic order by exter- nal magnetic fields revealed the anomalous Hall effect, establishing MnTe as a model altermagnet and extending this phenomenon beyond ferromag- nets and non-collinear antiferromagnets. In antiferromagnetic CuMnAs and Mn2As, a thermally induced quench switching of resistivity was identified as a novel means of controlling magnetic order via ultrashort optical or electrical pulses. The effect produces large resistive changes, and its energy efficiency and relation to atomically sharp 180◦ domain walls observed in CuMnAs were investigated. The demonstrated functionalities include ultrafast latency in- formation encoding and temporal pulse-pattern recognition....

Tato práce se zabývá efektivním ovládáním magnetického uspořádání v kompenzovaných kolineárních magnetických materiálech relevantních pro spintroniku. Zatímco tradiční spintronické technologie spoléhají především na feromagnety, objevující se kompenzované systémy, jako jsou antiferomagnety a altermagnety, nabízejí řadu výhod, včetně terahertzové magnetizační dy- namiky a absence rozptylových magnetických polí. Altermagnety kombinují tyto vlastnosti se spinově polarizovaným transportem, což otevírá nové mož- nosti pro spintronické funkcionality. Práce se zaměřuje na tři reprezentativní systémy: MnTe, CuMnAs a Mn2As. V případě MnTe bylo ovládání magnetic- kého uspořádání pomocí vnějších magnetických polí spojeno s pozorováním anomálního Hallova jevu, čímž se MnTe zařadil mezi modelové altermagnety a tento jev byl rozšířen mimo oblast feromagnetů a nekolineárních antife- romagnetů. U antiferomagnetů CuMnAs a Mn2As bylo pozorováno tepelně indukované "quench switchování" rezistivity jako nový způsob kontroly mag- netického pořádku pomocí ultrakrátkých optických nebo elektrických pulzů. Tento jev se vyznačuje značnými změnami odporu; dále byla zkoumána i jeho energetická účinnost a vztah k atomově ostrým 180◦ doménovým stěnám po- zorovaným v materiálu CuMnAs. Mezi prokázané funkcionality patří ultra- rychlé...