Spin-wave diagnostics of epitaxial ferrite-dielectric structures

Мұқаба

Дәйексөз келтіру

Толық мәтін

Аннотация

Purpose of this study is to elucidate the mechanism of transformation of electromagnetic and exchange spin waves (ESW) in a thin transition layer of epitaxial ferrite–dielectric structures, as well as to investigate the possibilities of using short-wave ESW to diagnose magnetic inhomogeneities of epitaxial yttrium-iron garnet (YIG) films. Methods. In this paper, we study the hybridization processes of electromagnetic and exchange spin waves that occur in the transition layer of the YIG film. The features of the dispersion of coupled waves in the vicinity of phase synchronism frequencies under normal and tangential magnetization of the YIG film are investigated. Results. It is shown that within of the thickness transition layer, the dispersion of the excited ESW experiences significant distortions, which manifests itself in frequency shifts of the spin-wave resonance. Based on this, a method for calculating the distribution of spontaneous magnetization over the thickness of the YIG film was proposed, which was used to simulate the processes of excitation of spin-wave resonances. Conclusion. The proposed technique of spin-wave diagnostics of YIG films can be effectively used for non-destructive testing of all types of epitaxial ferrite-dielectric structures, which may be in demand in the field of production and in the field of their practical application.

Авторлар туралы

Vladimir Tikhonov

Saratov State University

ul. Astrakhanskaya, 83, Saratov, 410012, Russia

Vladislav Gubanov

Saratov State University

ul. Astrakhanskaya, 83, Saratov, 410012, Russia

Әдебиет тізімі

  1. Kajiwara Y., Harii K., Takahashi S., Ohe J., Uchida K., Mizuguchi M., Umezawa H., Kawai H., Ando K., Takanashi K., Maekawa S., Saitoh E. Transmission of electrical signals by spin-wave interconversion in a magnetic insulator // Nature. 2010. Vol. 464, no. 7286. P. 262-266. doi: 10.1038/nature08876.
  2. Hirohata A., Yamada K., Nakatani Y., Prejbeanu I.-L., Dieny B., Pirro P., Hillebrands B. Review on spintronics: Principles and device applications // J. Magn. Magn. Mater. 2020. Vol. 509. P. 166711. doi: 10.1016/j.jmmm.2020.166711.
  3. Никитов С. А., Калябин Д. В., Лисенков И. В., Славин А. Н., Барабаненков Ю. Н., Осокин С. А., Садовников А. В., Бегинин Е. Н., Морозова М. А., Шараевский Ю. П., Филимонов Ю. А., Хивинцев Ю. В., Высоцкий С. Л., Сахаров В. К., Павлов Е. С. Магноника - новое направление спинтроники и спин-волновой электроники // УФН. 2015. Т. 185, № 10. С. 1099-1128. doi: 10.3367/UFNr.0185.201510m.1099.
  4. Barman A., Gubbiotti G., Ladak S. etal. The 2021 magnonics roadmap // J. Phys. Condens. Matter. 2021. Vol. 33, no. 41. P. 413001. doi: 10.1088/1361-648X/abec1a.
  5. Pirro P., Vasyuchka V. I., Serga A. A., Hillebrands B. Advances in coherent magnonics // Nat. Rev. Mater. 2021. Vol. 6, no. 12. P. 1114-1135. doi: 10.1038/s41578-021-00332-w.
  6. Ахиезер А. И., Барьяхтар В. Г., Пелетминский С. В. Спиновые волны. М.: Наука, 1967. 368 с.
  7. Bloch F. Zur Theorie des Ferromagnetismus // Z. Physik. 1930. Bd. 61, Nr. 3-4. S. 206-219. doi: 10.1007/BF01339661.
  8. Shone M. The technology of YIG film growth // Circuits Systems and Signal Process. 1985. Vol. 4, no. 1-2. P. 89-103. doi: 10.1007/BF01600074.
  9. Ющук С. И. Слоистая структура эпитаксиальных пленок железо-иттриевого граната // ЖТФ. 1999. Т. 69, № 12. С. 62-64.
  10. Park M.-B., Cho N.-H. Structural and magnetic characteristics of yttrium iron garnet (YIG, Ce : YIG) films prepared by RF magnetron sputter techniques // J. Magn. Magn. Mater. 2001. Vol. 231, no. 2-3. P. 253-264. doi: 10.1016/S0304-8853(01)00068-3.
  11. Тихонов В. В., Толкачев А. В. Линейное возбуждение обменных спиновых волн в имплантированных пленках ЖИГ // ФТТ. 1994. Т. 36, № 1. С. 185-193.
  12. Temiryazev A. G., Tikhomirova M. P., Zilberman P. E., Maryakhin A. V. Excitation and propagation of exchange spin waves in ferrite films with nonuniformity of magnetic parameters across the film thickness // J. Phys. IV France. 1997. Vol. 7, no. 1. P. C1-395-C1-398. doi: 10.1051/jp4:19971160.
  13. Tikhonov V. V., Litvinenko A. N. Spin-wave diagnostics of the magnetization distribution over the thickness of a ferrite film // Appl. Phys. Lett. 2019. Vol. 115, no. 7. P. 072410. doi: 10.1063/1.5098116.
  14. Tikhonov V. V., Litvinenko A. N. Exchange spin waves and their application for diagnostics of the layered structure of epitaxial YIG films // J. Magn. Magn. Mater. 2020. Vol. 515. P. 167241. doi: 10.1016/j.jmmm.2020.167241.
  15. Mitra A., Cespedes O., Ramasse Q., Ali M., Marmion S., Ward M., Brydson R. M. D., Kinane C. J., Cooper J. F. K., Langridge S., Hickey B. J. Interfacial origin of the magnetisation suppression of thin film yttrium iron garnet // Scientific Reports. 2017. Vol. 7, no. 1. P. 11774. doi: 10.1038/s41598- 017-10281-6.
  16. Mehrer H. Diffusion in Solids: Fundamentals, Methods, Materials, Diffusion-Controlled Processes. Berlin: Springer, 2007. 654 p. doi: 10.1007/978-3-540-71488-0.

Қосымша файлдар

Қосымша файлдар
Әрекет
1. JATS XML
Жүктеу

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».