Образец для цитирования:

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. DOI: https://doi.org/10.18500/1817-3020-2018-18-2-92-102


УДК: 
537.622.2:537.862
Язык публикации: 
русский

Расчет фокусирующих преобразователей спиновых волн методом микромагнитного моделирования

Аннотация

Объектом исследования данной работы являются спиновые волны (СВ) в магнитных пленках. В последнее десятилетие наблюдается всплеск интереса к СВ, который вызван перспективой создания спин-волновых устройств обработки информации субмикронных размеров и интеграции магнонных и спинтронных устройств. Следует добавить, что помимо традиционного применения спиновых волн для обработки СВЧ-сигналов широко обсуждается возможность изготовления логических устройств и голографической памяти на основе эффектов распространения и интерференции СВ. Целью этой работы является разработка нового метода для расчета фокусирующих преобразователей СВ, распространяющихся в тонкопленочных волноводах со значительно неравномерным распределением параметров. Метод основан на использовании микромагнитного моделирования процесса распространения спиновых волн при их возбуждении точечным источником. Микромагнитное моделирование проводилось с использованием бесплатного программного обеспечения – «Object Oriented Micromagnetic Framework» (OOMMF), разработанного Национальным институтом стандартов и технологий США. Показана возможность расчета формы преобразователей, отвечающих оптимальной фокусировке спиновых волн, как для пленок с однородным распределением магнитных параметров, так и с неоднородным. В последнем случае численный подход является единственно возможным.

Литература

1. 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. T. 185, № 10. C. 1099–1128. DOI: https://doi.org/10.3367/UFNr.0185.201510m.1099 

2. Khitun A. G., Kozhanov A. E. Magnonic Logic Devices // Изв. Cарат. ун-та. Нов. сер. Сер. Физика. 2017. Т. 17, вып. 4. С. 216–241. DOI: https://doi.org/10.18500/1817-3020-2017-17-4-216-241 

3. Kozhevnikov A., Gertz F., Dudko G., Filimonov Yu., Khitun A. Pattern recognition with magnonic holographic memory device // Appl. Phys. Lett. 2015. Vol. 106, № 14. 142409. 

4. Sadovnikov A. V., Odintsov S. A., Beginin E. N., Sheshukova S. E., Sharaevskii Yu. P., Nikitov S. A. Toward nonlinear magnonics : Intensity-dependent spin-wave switching in insulating side-coupled magnetic stripes // Phys. Rev. 2017. Vol. B 96. 144428. 

5. Sadovnikov A. V., Davies C. S., Kruglyak V. V., Romanenko D. V., Grishin S. V., Beginin E. N., Sharaevskii Yu. P., Nikitov S. A. Spin wave propagation in a uniformly biased curved magnonic waveguide // Phys. Rev. 2017. Vol. B 96. 060401. 

6. Stognij A. I., Lutsev L. V., Bursian V. E., Novitskii N. N. Growth and spin-wave properties of thin Y3Fe5O12 fi lms on Si substrates // J. Appl. Phys. 2015. Vol. 118, july. 023905. 

7. Sun Y., Song Y., Wu M. Growth and ferromagnetic resonance of yttrium iron garnet thin fi lms on metals // Appl. Phys. Let. 2012. Vol. 101, № 8. 082405.

8. Khivintsev Yu. V., Filimonov Yu. A.,Nikitov S. A. Spin wave excitation in yttrium iron garnet fi lms with micronsized antennas // Appl. Phys. Let. 2015. Vol. 106, № 5. 052407. 

9. Yu H., d’Allivy Kelly O., Cros V., Bernard R., Bortolotti P., Anane A., Brandl F., Huber R., Stasinopoulos I., Grundler D. Sub-100 nm-wavelength spin wave propagation in metal/insulator magnetic nanostructures // Scientifi c Reports. 2014. Vol. 4. 6848. DOI: https://doi.org/10.1038/ncomms11255

10. Jorzick J., Demokritov S. O., Hillebrands B., Baileul M., Fermon C., Guslienko K., Slavin A. N. Spin wave wells in nonellipsoidal micrometer size magnetic elements // Phys. Rev. Lett. 2002. Vol. 88, № 4. 047204. 

11. Hicken R. J., Barman A., Kruglyak V. V., Ladak S. Optical ferromagnetic resonance studies of thin fi lm magnetic structures // J. Phys. D: Appl. Phys. 2003. Vol. 36, № 18. 2183. 

12. Donahue M., Porter D. Object Oriented Micro Magnetic Framework (OOMMF). Interagency Report NISTIR 6376 / National Institute of Standards and Technology. Gaithersburg, Maryland, Sept, 1999. 897 p. 

13. Berkov D. V., Gorn N. L. Micromagus – soft-ware for micromagnetic simulations. URL: 2008. http://www.micromagus.de/ (дата обращения: 04.04.2018). 

14. Davies C. S., Sadovnikov A. V., Grishin S. V., Sharaevskii Y. P., Nikitov S. A., Kruglyak V. V. Generation of propagating spin waves from regions of increased dynamic demagnetising fi eld near magnetic antidots // Appl. Phys. Lett. 2015. Vol. 107, № 16. 162401. 

15. Gieniusz R., Gruszecki P., Krawczyk M., Guzowska U., Stognij A., Maziewski A. The switching of strong spin wave beams in patterned garnet fi lms // Scientifi c Reports. 2017. Vol. 7, № 08. 8771. DOI: https://doi.org/10.1038/s41598-017-06531-2 

16. Вашковский А. В., Гречушкин К. В., Стальмахов А. В., Тюлюкин В. А. Фокусирующий преобразователь поверхностных магнитостатических волн // Радиотехника и электроника. 1986. Т. 31, № 4. С. 838–840. 

17. Вашковский А. В., Гречушкин К. В., Стальмахов А. В., Тюлюкин В. А. Фокусировка объемных магнитостатических волн // Радиотехника и электроника. 1987. T. 32, № 6. С. 1176–1183. 

18. Вашковский А. В., Стальмахов А. В., Шахназарян Д. Г. Формирование, отражение и преломление пучков магнитостатических волн // Известия вузов. Физика. 1988. № 11. С. 57–75. 

19. Стальмахов А. В. Распространение волновых пучков магнитостатических волн в тонкопленочных структурах : автореф. дис. ... д-ра физ.-мат. наук. М., 1992. 35 с. 

20. Гуревич А. Г., Мелков Г. А. Магнитные колебания и волны. М. : Физматлит, 1994. 464 с. 

21. Sakharov V. K., Khivintsev Yu. V., Vysotskii S. L., Stognij A. I., Filimonov Yu. A. Enhanced Nonreciprocity of Magnetostatic Surface Waves in Yttrium-Iron-Garnet Films Deposited on Silicon Substrates by Ion-Beam Evaporation // IEEE Magnetics Lett. 2017. Vol. 8. 3704804. DOI: https://doi.org/10.1109/LMAG.2017.2659638 

22. Dvornik M. Numerical Investigations of Spin Waves at the Nanoscale. PhD thesis. University of Exeter, U.K., 2011. 23 p.

Краткое содержание (на английском языке): 
Полный текст в формате PDF (на русском языке):