Известия Саратовского университета.

Новая серия. Серия Физика

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

Для цитирования:

Высоцкий С. Л., Селезнев М. Е., Амаханов Г. М., Никулин Ю. В. Влияние кристаллографической анизотропии ненасыщенной пленки железо-иттриевого граната на спиновую инжекцию в пленку платины по механизму обратного спинового эффекта Холла // Известия Саратовского университета. Новая серия. Серия: Физика. 2025. Т. 25, вып. 1. С. 44-52. DOI: 10.18500/1817-3020-2025-25-1-44-52, EDN: IJAXHF

Статья опубликована на условиях лицензии Creative Commons Attribution 4.0 International (CC-BY 4.0).
Опубликована онлайн: 
31.03.2025
Полный текст в формате PDF(Ru):
скачать
(загрузок: 21)
Язык публикации: 
русский
Рубрика: 
Физика конденсированного состояния вещества
Тип статьи: 
Научная статья
УДК: 
537.86.4
DOI: 
10.18500/1817-3020-2025-25-1-44-52
EDN: 
IJAXHF

Влияние кристаллографической анизотропии ненасыщенной пленки железо-иттриевого граната на спиновую инжекцию в пленку платины по механизму обратного спинового эффекта Холла

Авторы: 
Высоцкий Сергей Львович, Саратовский национальный исследовательский государственный университет имени Н. Г. Чернышевского
Селезнев Михаил Евгеньевич, Саратовский филиал Института радиотехники и электроники имени В. А. Котельникова РАН
Амаханов Гайдар Маликович, 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
Аннотация: 

Исследована генерация тока носителей заряда в пленках платины, нанесенных на поверхность ферритовых волноводов, изготовленных из пленок железо-иттриевого граната кристаллографических ориентаций (100) и (111). Из каждой пленки вырезалось по два волновода, короткие стороны которых ориентировались в направлении осей трудного и легкого намагничивания. Спиновые волны возбуждались в полученных структурах в геометрии поверхностных магнитостатических волн при величинах поля подмагничивания, не обеспечивающих намагничивания пленок железо-иттриевого граната до насыщения. Показано, что для обеих кристаллографических ориентаций генерация тока носителей заряда наиболее эффективно происходит при направлении внешнего магнитного поля вдоль оси легкого намагничивания в условиях формирования в пленке феррита симметричной полосовой доменной структуры.

Ключевые слова: 
железо-иттриевый гранат
спиновые волны
кристаллографическая анизотропия
магнитные домены
обратный спиновый эффект Холла
Благодарности: 
Работа выполнена при финансовой поддержке Российского научного фонда (проект № 24-29-00640).
Список источников: 
  1. Dyakonov M. I., Perel V. I. Current induced spin orientation of electrons in semiconductors // Phys. Lett. A. 1971. Vol. 35, № 6. P. 459–460. https://doi.org/10.1016/0375-9601(71)90196-4
  2. Sandweg C. W., Kajiwara Y., Ando K., Saitoh E., Hillebrands B. Enhancement of the spin pumping efficiency by spin wave mode selection // Appl. Phys. Lett. 2010. Vol. 97, № 25. Art. 252504. https://doi.org/10.1063/1.3528207
  3. Yang F., Hammel P. C. FMR-driven spin pumping in Y3Fe5O12-based structures // Journal of Physics D: Applied Physics. 2018. Vol. 51, № 25. Art. 253001. https://doi.org/10.1088/1361-6463/aac249
  4. Hirohata A., Yamada K., Nakatani Y., Ioan-Lucian P., Dieny B., Pirro P., Hillebrands B. Review on spintronics: Principles and device applications // JMMM. 2020. Vol. 509, № 12. Art. 166711. https://doi.org/10.1016/j.jmmm.2020.166711
  5. Manuilov S. A., Du C., Adur R., Wang H. L., Bhallamudi V., Yang F., Hammel P. C. Spin pumping from spinwaves in thin film YIG // Appl. Phys. Lett. 2015. Vol. 107, № 4. Art. 042405. https://doi.org/10.1063/1.4927451
  6. Chumak A. V., Serga A. A., Jungfleisch M. B., Neb R., Bozhko D. A., Tiberkevich V. S., Hillebrands B. Direct detection of magnon spin transport by the inverse spin Hall effect // Appl. Phys. Lett. 2012. Vol. 100, № 8. Art. 082405. https://doi.org/10.1063/1.3689787
  7. Jungfleisch M. B., Chumak A. V., Kehlberger A., Lauer V., Kim D. H., Onbasli M. C., Ross C. A., Klaui M., Hillebrands B. Thickness and power dependence of the spin-pumping eject in Y3Fe5O12/Pt heterostructures measured by the inverse spin Hall effect // Phys. Rev. B. 2015. Vol. 91, № 13. Art. 134407. https://doi.org/10.1103/PhysRevB.91.134407
  8. Kohno R., Thiéry N. M., An K., Noël P., Vila L., Naletov V. V., Beaulieu N., Youssef J. D., Loubens G., Klein O. Enhancement of YIG|Pt spin conductance by local Joule annealing // Appl. Phys. Lett. 2021. Vol. 118, № 3. Art. 032404. https://doi.org/10.1063/5.0028664
  9. Wang J., Wang H., Chen J., Legrand W., Chen P., Sheng L., Xia J., Lan G., Zhang Y., Yuan R., Dong J., Han X., Ansermet J. P., Yu H. Broad-wave-vector spin pumping of flat-band magnons // Phys. Rev. Appl. 2024. Vol. 21, № 4. Art. 044024. https://doi.org/10.1103/PhysRevApplied.21.044024
  10. Serha R. O., Bozhko D. A., Agrawal M., Verba R. V., Kostylev M., Vasyuchka V. I., Hillebrands B., Serga A. A. Low-Damping Spin-Wave Transmission in YIG/Pt-Interfaced Structures // Adv. Mater. Interfaces. 2022. Vol. 9, iss. 36. Art. 2201323. https://doi.org/10.1002/admi.202201323
  11. Zhao Y., Yao Y., Chai Y., Zhou Z., Li Y., Guo Y., Lu Q., Liu H., Yang G., Dong G., Peng B., Hu Z., Liu M. Greatly Improved the Tunable Amplitude of Ferromagnetism Based on Interface Effect of Flexible Pt/YIG Heterojunctions // ACS Appl Mater Interfaces. 2024 Vol. 16, iss. 8. P. 10953–10959. https://doi.org/10.1021/acsami.3c17220
  12. Lobanov N., Matveev O., Morozova M. Bragg Resonances in a Yttrium Iron Garnet–Platinum–Yttrium Iron Garnet Layered Structure // Bull. Russ. Acad. Sci. Phys. 2024. Vol. 88, iss. 2. P. 254–259. https://doi.org/10.1134/S1062873823705330
  13. Yang M., Sun L., Zeng Y., Cheng J., He K., Yang X., Wang Z., Yu L., Niu H., Ji T., Chen G., Miao B., Wang X., Ding H. Highly efficient field-free switching of perpendicular yttrium iron garnet with collinear spin current // Nat. Commun. 2024. Vol. 15. Art. 3201. https://doi.org/10.1038/s41467-024-47577-x
  14. Селезнев М. Е., Никулин Ю. В., Хивинцев Ю. В., Высоцкий С. Л., Кожевников А. В., Сахаров В. К., Дудко Г. М., Филимонов Ю. А. Влияние параметрической неустойчивости на спиновую накачку дипольно-обменными поверхностными магнитостатическими волнами в структурах ЖИГ-Pt // Известия вузов. Прикладная нелинейная динамика. 2023. Т. 31, № 2. С. 225–242. https://doi.org/10.18500/0869-6632-003032
  15. Высоцкий C. Л., Селезнев М. Е., Никулин Ю. В., Кожевников А. В., Амаханов Г. М., Темирязев А. Г. Детектирование спин-волновых возбуждений доменной структуры в пленке железо-иттриевого граната с помощью обратного спинового эффекта Холла // ФТТ. 2024. Т. 66, № 7. C. 1057–1061. https://doi.org/10.61011/FTT.2024.07.58373.34HH
  16. Вызулин С. А., Киров С. А., Сырьев Н. Е. Волны смещений доменных границ в ферритовой пластинке // Радиотехника и электроника. 1985. Т. 30, № 1. С. 179–181.
  17. Stancil D. D. A magnetostatic wave model for domain wall collective excitation // J. Appl. Phys. 1984. Vol. 56, iss. 6. P. 1775–1779. https://doi.org/10.1063/1.334184
  18. Ramesh M., Jedryka E., Wigen P. E., Shone M. Coupled oscillations of domain-domain wall system in garnet films // J. Appl. Phys. 1985. Vol. 57, iss. 8. P. 3701–3703. https://doi.org/10.1063/1.334995
  19. Киров С. А., Пильщиков А. И., Сырьев Н. Е. Магнитостатические типы колебаний в образце с доменной структурой // ФТТ. 1974. Т. 16, № 10. С. 3051–3056.
  20. Гуревич А. Г., Мелков Г. А. Магнитные колебания и волны. М. : Физматлит, 1994. 464 с.
  21. Берегов А. С., Кудинов Е. В. Магнитостатические волны в произвольно ориентированной пленке кубического ферромагнетика с наведенной анизотропией. Ч. II. Дисперсионные характеристики магнитостатических волн // Электронная техника. Сер. Электроника СВЧ. 1987. № 6 (400). С. 8–12.
  22. Селезнев М. Е., Никулин Ю. В., Сахаров В. К., Амаханов Г. М. Спиновая накачка ПМСВ, бегущими в направлениях «легкая» и «трудная» оси намагничивания, в микроструктурах ЖИГ/Pt // XXV Международная конференция «Новое в магнетизме и магнитных материалах» : сб. докладов : в 2 т. Москва, 1–6 июля 2024 г. М. : РТУ МИРЭА, 2024. Т. 1. С. 454–459.
  23. Высоцкий С. Л., Казаков Г. Т., Филимонов Ю. А., Шеин И. В., Хе А. С. Магнитостатические волны в косонамагниченной структуре с двумя ферритовыми слоями ориентации (111) // Радиотехника и электроника. 1990. Т. 35, № 5. С. 959–965.
Поступила в редакцию: 
13.09.2024
Принята к публикации: 
16.10.2024
Опубликована: 
31.03.2025
  • 60 просмотров