Дисперсионные характеристики спиновых волн в наноразмерном магнонном кристалле

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Только для подписчиков

Аннотация

Приведены результаты исследования особенностей распространения спиновых волн в магнонном кристалле на основе наноразмерной ферромагнитной пленки с периодической системой канавок на поверхности. Микромагнитное моделирование проведено в среде MuMax3. Установлено, что на дисперсионной характеристике магнонного кристалла вблизи каждой основной ширинной моды формируются дополнительные гибридные моды. Соотношение ширин столбик/канавка влияет на распределение энергии между гибридными модами и на частоту отсечки основных мод. Проанализировано влияние соотношения ширин столбик/канавка на формирование запрещенных зон на основе дисперсионных и амплитудно-частотных характеристик. Показано, что наиболее выраженные запрещенные зоны наблюдаются для больших соотношений ширин столбик/канавка. Также увеличение соотношения ширин столбик/канавка и увеличение глубины канавки приводит к увеличению количества порядков выраженных брэгговских резонансов.

Полный текст

Доступ закрыт

Об авторах

В. В. Балаева

Саратовский национальный исследовательский государственный университет им. Н.Г. Чернышевского

Email: mamorozovama@yandex.ru
Россия, ул. Астраханская, 83, Саратов, 410012

Д. В. Романенко

Саратовский национальный исследовательский государственный университет им. Н.Г. Чернышевского

Email: mamorozovama@yandex.ru
Россия, ул. Астраханская, 83, Саратов, 410012

М. А. Морозова

Саратовский национальный исследовательский государственный университет им. Н.Г. Чернышевского

Автор, ответственный за переписку.
Email: mamorozovama@yandex.ru
Россия, ул. Астраханская, 83, Саратов, 410012

Список литературы

  1. Гуляев Ю.В., Никитов С.А. // ДАН. Сер. Физика. 2001. Т. 380. С. 469.
  2. Kruglyak V.V., Dvornik M., Mikhaylovskiy R.V. et al. Metamaterial. / Ed. by X.-Y. Jiang. L.: InTechOpen, 2012. P. 341.
  3. Chumak A.V., Serga A.A., Hillebrands B. // J. Phys.: Appl. Phys. 2017. V. 50. № 24. P. 244001.
  4. Frey P., Nikitin A.A., Bozhko D.A. et al. // Commun. Phys. 2020. V. 3. № 1. Article No. 17.
  5. Goto T., Shimada K., NakamuraY. et al. // Phys. Rev. Appl. 2019. V. 11. № 1. P. 014033.
  6. Chumak A.V., Kabos V.P., Wu M. et al. // IEEE Trans. 2022. V. MAG-58. № 6. Article No. 0800172.
  7. Barman A., Gubbiotti G., Ladak S. et al. // J. Phys.: Cond. Matt. 2021. V. 33. № 41. P. 413001.
  8. Wang Q., Kewenig M., Schneider M. et al. // Nature Electronics. 2020. V. 3. № 12. V. 765.
  9. Sadovnikov A.V., Beginin E.N., Morozova M.A. et al. // Appl. Phys. Lett. 2016. V. 109. № 4. P. 042407.
  10. Wang Zh.K., Zhang V.L., Lim H.S. et al. // ACS Nano. 2010. V. 4. № 2. P. 643.
  11. Böttcher T., Ruhwedel M., Levchenko K.O. et al. // Appl. Phys. Lett. 2022. V. 120. № 10. P. 102401.
  12. Wang Q., Verba R., Heinz B. et al. // arxiv.org/pdf/2207.01121.
  13. Sheshukova S.E., Beginin E.N., Sadovnikov A.V. et al. // IEEE Magnetics Lett. 2014. V. 5. Article No. 3700204.
  14. Дроздовский А.В., Черкасский М.А., Устинов А.Б. и др. // Письма в ЖЭТФ. 2010. Т. 91. № 1. С. 17.
  15. Ustinov A.B., Kalinikos B.A., Demidov V.E., Demokritov S.O. // Phys. Rev. B.2010. V. 81. № 18. P. 180406.
  16. Morozova M.A., Lobanov N.D., Matveev O.V. et al. // J. Magn. Magn. Mater. 2023. V. 584. P. 171051.
  17. Collet M., Gladii O., Evelt M. et al. // Appl. Phys. Lett. 2017. V. 110. № 9. P. 092408.
  18. Evelt M., Demidov V.E., Bessonov V. // Appl. Phys. Lett. 2016. Т. 108. № 17. P. 172406.
  19. Morozova M.A., Matveev O.V., Romanenko D.V. et al. // Phys. Rev. B. 2024. V. 110. № 10. P. 104408.
  20. Morozova M.A., Matveev O.V., Markeev A.M. et al. // Phys. Rev. B. 2023. V. 108. № 17. P. 174407.
  21. Wang Q., Rippo P., Verba R. et al. // Science Advances. 2018. V. 4. № 1. P. e1701517.
  22. Gruszecki P., Kasprzak M., Serebryannikov A.E. et al. // Scientific Reports. 2016. V. 6. Article No. 22367.
  23. Qin H., Hämäläinen S.J., Arjas K. et al. // Phys. Rev. B. 2018. V. 98. № 22. P. 224422.
  24. Goto T., Yoshimoto T., Iwamoto B. et al. // Scientific Reports. 2019. V. 9. Article No. 16472.
  25. Wang Q., Chumak A.V., Pirro P. // Nature Commun. 2021. V. 12. № 1. P. 2636.
  26. Wojewoda O., Holobrádek J., Pavelka D. et al. // Appl. Phys. Lett. 2024. V. 125. № 13. P. 132401.
  27. Sadovnikov A.V., Beginin E.N., Odincov S.A. et al. // Appl. Phys. Lett. 2016. V. 108. № 17. P. 172411.

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать
2. Рис. 1. Дисперсионные характеристики с обозначением порядка мод n при различной ширине структуры: (а) – ферромагнитная пленка без канавок, w = 1 мкм; (б) – МК, w = 1 мкм; (в) – МК, w = 1 мкм (увеличенный масштаб); (г) – МК, w = 3 мкм; (д) – МК, w = 5 мкм; (е) – МК, w = 10 мкм. Остальные параметры: h = 20 нм, Δ = 12 мкм, a/b = 6/6.

Скачать (675KB)
Метаданные
3. Рис. 2. Дисперсионные характеристики с обозначением запрещенных зон при различных значениях отношения a/b: 1/5 (а); 2/4 (б); 3/3 (в); 4/2 (г); 5/1 (д). Остальные параметры: Δ = 6 мкм, w = 1 мкм, h = 20 нм.

Скачать (589KB)
Метаданные
4. Рис. 3. АЧХ с обозначением запрещенных зон при различных значениях отношения a/b: 1/5 (а); 2/4 (б); 3/3 (в); 4/2 (г); 5/1 (д). Остальные параметры: Δ = 6 мкм, w =1 мкм, h = 20 нм.

Скачать (263KB)
Метаданные
5. Рис. 4. Дисперсионные характеристики с обозначением запрещенных зон при различных значениях отношения a/b: 1/5 (а); 2/4 (б); 3/3 (в); 4/2 (г); 5/1 (д). Остальные параметры: Δ = 6 мкм, w = 1 мкм, h = 30 нм.

Скачать (575KB)
Метаданные
6. Рис. 5. АЧХ с обозначением запрещенных зон при различных значениях отношения a/b: 1/5 (а); 2/4 (б); 3/3 (в); 4/2 (г); 5/1 (д). Остальные параметры: Δ = 6 мкм, w = 1 мкм, h = 30 нм.

Скачать (267KB)
Метаданные

© Российская академия наук, 2025