Strong magnetic field pulse generator

Abstract

High magnetic fields and extremely low temperatures are essential in the study of new semiconductor materials for example in the field of spintronics. Typical phenomenons that arise in such conditions are: Hall Effect, Anomalous Hall effect and Shubnikov de-Haas effect. In this thesis a device capable for such conditions was described. A strong magnetic field pulse generator situated in the laboratory of physics and the Lappeenranta University of Technology was studied. The device is introduced in three parts. First one is the pulsed field magnetic generator, which is responsible for generating the high magnetic field. Next one is the measurement systems, which are responsible for monitoring the sample and the system itself. The last part describes the cryostat system, which allows the extremely cold temperatures in the system.

Vahvat magneettikentät ja äärimmäisen alhaiset lämpötilat ovat välttämättömiä tutkittaessa uusia puolijohdemateriaaleja, kuten esimerkiksi spintroniikan tutkimuksessa. Tyypillisiä ilmiöitä näissä olosuhteissa ovat Hall-ilmiö, Anomaalinen Hall-ilmiö sekä Shubnikov de-Haas-ilmiö. Tässä opinnäytetyössä kuvaillaan Lappeenrannan teknillisen yliopiston fysiikan laboratoriossa sijatsevaa magneettipulssigeneraattoria. Laite esitellään kolmessa osassa. Ensimmäisenä magneettipulssigeneraattori, joka tuottaa itse magneettikentän. Seuraavana laitteessa olevat mittausjärjestelmät, joilla monitoroidaan näytettä ja laitetta itseään. Viimeisenä esitellään kryostaattijärjestelmä, joka mahdollistaa matalat lämpötilat järjestelmässä.