Известия Саратовского университета.

Новая серия. Серия Физика

ISSN 1817-3020 (Print)
ISSN 2542-193X (Online)

Для цитирования:

Сахаров В. К., Хивинцев Ю. В., Джумалиев А. С., Никулин Ю. В., Кожевников А. В., Филимонов Ю. А. Каналирование поверхностных магнитостатических волн с помощью декорирования металлами поверхности плёнок ферритов // Известия Саратовского университета. Новая серия. Серия: Физика. 2024. Т. 24, вып. 1. С. 76-87. DOI: 10.18500/1817-3020-2024-24-1-76-87, EDN: OACSTN

Статья опубликована на условиях лицензии Creative Commons Attribution 4.0 International (CC-BY 4.0).
Опубликована онлайн: 
01.03.2024
Полный текст в формате PDF(Ru):
скачать
(загрузок: 43)
Язык публикации: 
русский
Рубрика: 
Твердотельная электроника, микро- и наноэлектроника
Тип статьи: 
Научная статья
УДК: 
537.876.4
DOI: 
10.18500/1817-3020-2024-24-1-76-87
EDN: 
OACSTN

Каналирование поверхностных магнитостатических волн с помощью декорирования металлами поверхности плёнок ферритов

Авторы: 
Сахаров Валентин Константинович, Саратовский филиал Института радиотехники и электроники имени В. А. Котельникова РАН
Хивинцев Юрий Владимирович, Саратовский национальный исследовательский государственный университет имени Н. Г. Чернышевского
Джумалиев Александр Сергеевич, Саратовский филиал Института радиотехники и электроники имени В. А. Котельникова РАН
Никулин Юрий Васильевич, Саратовский филиал Института радиотехники и электроники имени В. А. Котельникова РАН
Кожевников Александр Владимирович, Саратовский филиал Института радиотехники и электроники имени В. А. Котельникова РАН
Филимонов Юрий Александрович, Саратовский филиал Института радиотехники и электроники имени В. А. Котельникова РАН
Аннотация: 

Представлены экспериментальные результаты по особенностям прохождения поверхностной магнитостатической волны в плёнке железо-иттриевого граната, на поверхности которой сформированы каналы в металлических декорациях из хрома и пермаллоя. Обсуждается влияние толщины металлических декораций, наличия у них магнитных свойств, а также ширины образуемого канала на вид амплитудно-частотных характеристик прошедшего через микроструктуры сигнала. Показывается возможность каналирования поверхностной магнитостатической волны для случая декораций из плёнки пермаллоя толщиной 30 нм и плёнки хрома толщиной 1.5 мкм. Данные микроструктуры при ширине канала в 200 мкм демонстрируют эффект «просветления» в амплитудно-частотных характеристиках коэффициента передачи поверхностной магнитостатической волны.

Ключевые слова: 
магнитостатические волны
железо-иттриевый гранат
декорированные поверхности
каналирование
микроантенны
Благодарности: 
Работа выполнена при финансовой поддержке Российского научного фонда (проект № 22-22-00563).
Список источников: 
  1. Хитун А. Г., Кожанов А. Е. Приборы магнонной логики // Известия Саратовского университета. Новая серия. Серия: Физика. 2017. Т. 17, вып. 4. С. 216–241. https://doi.org/10.18500/1817-3020-2017-17-4-216-241
  2. Kruglyak V. V., Demokritov S. O., Grundler D. Magnonics // J. Phys. D. Appl. Phys. 2010. Vol. 43, № 26. Article number 264001. https://doi.org/10.1088/0022-3727/43/26/264001
  3. Serga A. A., Chumak A. V., Hillebrands B. YIG magnonics // J. Phys. D. Appl. Phys. 2010. Vol. 43, № 26. Article number 264002. https://doi.org/10.1088/0022-3727/43/26/264002
  4. Barman A., Gubbiotti G., Ladak S., Adeyeye A. O., Krawczyk M., Gräfe J., Adelmann C., Cotofana S., Naeemi A., Vasyuchka V. I., Hillebrands B., Nikitov S. A., Yu H., Grundler D., Sadovnikov A. V., Grachev A. A., Sheshukova S. E., Duquesne J.-Y., Marangolo M., Csaba G., Porod W., Demidov V. E., Urazhdin S., Demokritov S. O., Albisetti E., Petti D., Bertacco R., Schultheiss H., Kruglyak V. V., Poimanov V. D., Sahoo S., Sinha J., Yang H., Münzenberg M., Moriyama T., Mizukami S., Landeros P., Gallardo R. A., Carlotti G., Kim J.-V., Stamps R. L., Camley R. E., Rana B., Otani Y., Yu W., Yu T., Bauer G. E. W., Back C., Uhrig G. S., Dobrovolskiy O. V., Budinska B., Qin H., van Dijken S., Chumak A. V., Khitun A., Nikonov D. E., Young I. A., Zingsem B. W., Winklhofer M. The 2021 magnonics roadmap // J. Phys.: Cond. Matt. 2021. Vol. 33, № 41. Article number 413001. https://doi.org/10.1088/1361-648X/abec1a
  5. Gertz F., Kozhevnikov A., Filimonov Y., Khitun A. Magnonic holographic memory // IEEE Trans. Magn. 2015. Vol. 51, iss. 4. Article number 4002905. https://doi.org/10.1109/TMAG.2014.2362723
  6. Khivintsev Y. V., Sakharov V. K., Kozhevnikov A. V., Dudko G. M., Filimonov Y. A., Khitun A. Spin waves in YIG based magnonic networks: Design and technological aspects // J. Magn. Magn. Mater. 2022. Vol. 545. Article number 168754. https://doi.org/10.1016/j.jmmm.2021.168754
  7. Davies C. S., Sadovnikov A. V., Grishin S. V., Sharaevsky Y. P., Nikitov S. A., Kruglyak V. V. Field-Controlled Phase-Rectified Magnonic Multiplexer // IEEE Trans. Magn. IEEE. 2015. Vol. 51, iss. 11. Article number 3401904. https://doi.org/10.1109/TMAG.2015.2447010
  8. Papp Б., Porod W., Csurgay Б. I., Csaba G. Nanoscale spectrum analyzer based on spin-wave interference // Sci. Rep. 2017. Vol. 7. Article number 9245. https://doi.org/10.1038/s41598-017-09485-7
  9. Gieniusz R., Gruszecki P., Krawczyk M., Guzowska U., Stognij A., Maziewski A. The switching of strong spin wave beams in patterned garnet films // Sci. Rep. 2017. Vol. 7. Article number 8771. https://doi.org/10.1038/s41598-017-06531-2
  10. Дудко Г. М., Кожевников А. В., Сахаров В. К., Стальмахов А. В., Филимонов Ю. А., Хивинцев Ю. В. Расчет фокусирующих преобразователей спиновых волн методом микромагнитного моделирования // Известия Саратовского университета. Новая серия. Серия: Физика. 2018. Т. 18, вып. 2. С. 92–102. https://doi.org/10.18500/1817-3020-2018-18-2-92-102
  11. Beginin E. N., Sadovnikov A. V., Sharaevskaya A. Y., Stognij A. I., Nikitov S. A. Spin wave steering in three-dimensional magnonic networks // Appl. Phys. Lett. 2018. Vol. 112, iss. 12. Article number 122404. https://doi.org/10.1063/1.5023138
  12. Sakharov V. K., Beginin E. N., Khivintsev Y. V., Sadovnikov A. V., Stognij A. I., Filimonov Y. A., Nikitov S. A. Spin waves in meander shaped YIG film: Toward 3D magnonics // Appl. Phys. Lett. 2020. Vol. 117, iss. 2. Article number 022403. https://doi.org/10.1063/5.0013150
  13. Stancil D. D., Morgenthaler F. R. Guiding magnetostatic surface waves with nonuniform in-plane fields // J. Appl. Phys. 1983. Vol. 54, iss. 3. P. 1613–1618. https://doi.org/10.1063/1.332146
  14. Анненков А. Ю., Герус С. В., Ковалев С. И. Объемные и поверхностно-объемные магнитостатические волны в волноводах, создаваемых ступенчатым полем подмагничивания // ЖТФ. 2004. Т. 49, вып. 2. С. 98–104.
  15. Vugalter G. A., Korovin A. G. Total internal reflection of backward volume magnetostatic waves and its application for waveguides in ferrite films // J. Phys. D. Appl. Phys. 1998. Vol. 31, № 11. P. 1309–1319. https://doi.org/10.1088/0022-3727/31/11/004
  16. Хивинцев Ю. В., Дудко Г. М., Сахаров В. К., Никулин Ю. В., Филимонов Ю. А. Распространение спиновых волн в микроструктурах на основе пленок железоиттриевого граната, декорированных ферромагнитным металлом // ФТТ. 2019. Т. 61, вып. 9. С. 1664–1671. https://doi.org/10.21883/FTT.2019.09.48108.15N
  17. Сахаров В. К., Хивинцев Ю. В., Джумалиев А. С., Никулин Ю. В., Селезнев М. Е., Филимонов Ю. А. Распространение спиновых волн в каналах, полученных декорированием поверхности пленок железо-иттриевого граната тонкими металлическими областями // ФТТ. 2023. Т. 65, вып. 7. C. 1186–1193. https://doi.org/10.21883/FTT.2023.07.55843.20H
  18. Kanazawa N., Goto T., Hoong J. W., Buyandalai A., Takagi H., Inoue M. Metal thickness dependence on spin wave propagation in magnonic crystal using yttrium iron garnet // J. Appl. Phys. 2015. Vol. 117. Article number 17E510. https://doi.org/10.1063/1.4916815
  19. Seshadri S. R. Surface Magnetostatic Modes of a Ferrite Slab // Proc. IEEE. 1970. Vol. 58, iss. 3. P. 506–507. https://doi.org/10.1109/PROC.1970.7680
  20. Camley R. E., Maradudin A. A. Magnetostatic interface waves in ferromagnets // Solid State Commun. 1982. Vol. 41, iss. 8. P. 585–588. https://doi.org/10.1016/0038-1098(82)90946-2
  21. Зубков В. И., Епанечников В. А., Щеглов В. И. Дисперсионные характеристики поверхностных магнитостатических волн в двуслойной ферромагнитной пленке // РЭ. 2007. Т. 52, № 2. С. 192–201.
  22. Зубков В. И., Локк Э. Г., Нам Б. П., Хе А. С., Щеглов В. И. Дисперсия поверхностных магнитостатических волн в двуслойных ферритовых пленках // ЖТФ. 1989. Т. 59, вып. 12. С. 115–117.
  23. Damon R. W., Eshbach J. R. Magnetostatic modes of a ferromagnet slab // J. Phys. Chem. Solids. 1961. Vol. 19, iss. 3–4. P. 308–320. https://doi.org/10.1016/0022-3697(61)90041-5
  24. Khivintsev Y. V., Filimonov Y. A., Nikitov S. A. Spin wave excitation in yttrium iron garnet films with micron-sized antennas // Appl. Phys. Lett. 2015. Vol. 106. Article number 052407. https://doi.org/10.1063/1.4907626
  25. Donahue M. J., Porter D. G. OOMMF user’s guide, version 1.0. Gaithersburg, MD : NIST, 1999. 83 p. https://doi.org/10.6028/NIST.IR.6376
  26. Филимонов Ю. А., Хивинцев Ю. В. Взаимодействие поверхностной магнитостаттической и объемных упругих волн в металлизированной структуре ферромагнетик-диэлектрик // РЭ. 2002. Т. 47, № 8. С. 1002–1007.
  27. Mruczkiewicz M., Krawczyk M. Nonreciprocal dispersion of spin waves in ferromagnetic thin films covered with a finite-conductivity metal // J. Appl. Phys. 2014. Vol. 115. Article number 113909. https://doi.org/10.1063/1.4868905
  28. Kolodin P. A., Gromova Y. V., Kostylev M. P. Effect of Surface Spin Pinning on the Spin-Wave Propagation in Yttriun Iron Garnet Films // IEEE Trans. Magn. 1997. Vol. 33, iss. 6. P. 4465–4468. https://doi.org/10.1109/20.649883
Поступила в редакцию: 
01.11.2023
Принята к публикации: 
20.12.2023
Опубликована: 
01.03.2024
  • 217 просмотров