Temperature dependence of the magnon-phonon coupling in yttrium iron garnet/gadolinium gallium garnet high overtone bulk acoustic resonators
Walther-Meißner-Institut, Bayerische Akademie der Wissenschaften（瓦尔特·迈斯纳研究所，巴伐利亚科学院）；Technical University of Munich, TUM School of Natural Sciences, Physics Department（慕尼黑工业大学，自然科学学院，物理系）；Munich Center for Quantum Science and Technology (MCQST)（慕尼黑量子科学与技术中心）；Centre for Quantum Engineering (ZQE), Technical University of Munich（量子工程中心，慕尼黑工业大学）；Institute for Theoretical Solid State Physics, RWTH Aachen University（亚琛工业大学理论固体物理研究所）
通过宽带铁磁共振实验，研究了YIG/GGG异质结构中Kittel模式与横向声学声子模式之间的磁弹耦合在5K至300K温度范围内的变化，发现垂直磁场下耦合随温度降低而减弱，而面内磁场下则增强，与块体YIG结果不同，可能归因于GGG衬底施加的温度依赖性应力。
2026-05-26 cond-mat.mtrl-sci
Magnetic relaxation in bilayers of yttrium iron garnet/platinum due to the dynamic coupling at the interface
我们发现，在铁磁（FM）/正常金属（NM）双层膜的动态耦合在界面处转移一个额外的磁弛豫的重阻尼运动的传导电子自旋在NM层的FM自旋。而FM弛豫率由于两个磁振子散射和自旋泵随FM膜厚度的增加而迅速下降，由于动态耦合的阻尼不依赖于FM膜厚度。所提出的机制解释了非常大的加宽的铁磁共振线在厚膜的钇铁石榴石后，沉积的Pt层。
2012-07-13 cond-mat.mtrl-sci
Thermal Control of the Magnon-Photon Coupling in a Notch Filter coupled to a Yttrium-Iron-Garnet/Platinum System
我们报告的铁磁共振（FMR）和平面谐振器（陷波滤波器）工作在4.74 GHz的模式杂交的热控制。所选择的磁性材料是由6 nm的铂（Pt）覆盖的亚铁磁绝缘体（钇铁石榴石：YIG）。为了提高YIG/Pt系统的温度，采用了电流感应加热的方法。该装置允许我们在室温下控制透射光谱和磁振子-光子耦合强度。这些实验结果揭示了潜在的可调谐微波滤波功能。
2017-07-17 cond-mat.mtrl-sci
First-Principles Study of Exchange Interactions of Yttrium Iron Garnet
钇铁石榴石是普遍存在的磁性绝缘体，用于研究纯自旋电流。文献中报道的交换常数在不同的实验和拟合程序之间变化很大。在这里，我们从第一原理计算它们。选择密度泛函理论的局部库仑修正（U-J），使得参数化自旋模型再现实验居里温度和大的电子带隙，确保绝缘相。用我们的参数计算的磁振子谱与中子散射测量的磁振子谱相当吻合。关于光学模式的频率的残余分歧表明了本方法的局限性。
2016-12-31 cond-mat.mtrl-sci
Field-dependence of magnon decay in yttrium iron garnet thin films
讨论了钇铁石榴石（YIG）薄膜中均匀磁振子模衰减率与阈值场的关系。我们证明了在YIG薄膜厚度小于1 μm（交换长度定义的长度尺度）时，衰变必须停止。结果表明，由于三磁振子耦合的对称性，在阈场Hc附近，衰减速率与ΔH=（Hc-H）成线性关系，而不是根据磁振子激发的二维特性所期望的阶梯状的ΓΘ（ΔH）。对于较厚的膜，由于衰减到二维磁振子带序列的阈值，衰减速率应该呈现多个步骤。对于更厚的膜，这样的阈值合并并交叉到三维单模行为：|ΔH| ^{3/2}。
2012-08-03 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Spin mixing conductance at a well-controlled platinum/yttrium iron garnet interface
研制了一种界面可控的铂（Pt）/钇铁石榴石（YIG）双层膜系统，研究了Pt/YIG界面的自旋混合电导。实验证明，在界面处的晶体完整性有助于大的自旋混合电导。在良好控制的Pt/YIG界面处得到自旋混合电导为$1.3\times10^{18} \rm{m^{-2}}$，这接近于理论预测。
2013-03-12 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Aluminium substituted yttrium iron garnet thin films with reduced Curie temperature
本文通过射频溅射结合非原位退火在YAG和GGG衬底上成功生长了不同Al³⁺取代水平的YAlIG薄膜，发现随取代水平增加饱和磁化强度和磁有序温度均降低至室温以下，为不同磁相的自旋电子学与磁振子研究提供了新材料平台。
2023-07-06 cond-mat.mtrl-sci
Angular dependent ferromagnetic resonance of exfoliated yttrium iron garnet film under stress
针对多数钇铁石榴石（YIG）研究聚焦块体或刚性衬底薄膜的问题，本研究从特定衬底剥离YIG薄膜，通过角度依赖铁磁共振建立其磁参数与应力的关系，为柔性YIG薄膜应用提供支持。
2025-02-12 cond-mat.mtrl-sci
Picosecond acoustic excitation driven ultrafast magnetization dynamics in dielectric Bi-substituted yttrium iron garnet
利用飞秒光脉冲，我们研究了超快磁化动力学诱导的铋取代钇铁石榴石（Bi-YIG）埋在厚的Cu/Pt金属双层的介质膜。我们发现，从Pt表面激发样品发射声应变脉冲传播到石榴石膜。我们发现，这种应变脉冲在铁磁共振的频率下在Bi-YIG中引起相干磁化进动。观察到的现象可以解释通过逆磁致伸缩效应的磁晶各向异性的应变引起的变化。这些发现为复杂异质结构器件中磁性石榴石的磁化控制开辟了新的视角。
2018-07-02 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Robust perpendicular magnetic anisotropy in Ce substituted yttrium iron garnet epitaxial thin films
采用脉冲激光沉积法（PLD）在钆镓石榴石（GGG）衬底上制备了铈掺杂钇铁石榴石（Ce：YIG）外延薄膜。结果表明，与GGG（100）衬底上生长的薄膜相比，GGG（111）衬底上生长的薄膜表现出垂直磁各向异性。磁光克尔效应，体磁化强度和铁磁共振测量证实了开发的PMA。此外，在显示PMA的膜中观察到磁泡畴。的观察结果解释在Ce：YIG薄膜的生长方向和各种磁各向异性项的相互作用。在GGG（111）衬底上沉积的Ce：YIG薄膜中，PMA随薄膜厚度的变化是可调的，并且PMA具有显著的温度稳定性。
2021-12-14 cond-mat.mtrl-sci
Platinum/Yttrium Iron Garnet Inverted Structures for Spin Current Transport
通过脉冲激光沉积在5 nm厚的溅射Pt上的钆镓石榴石衬底（GGG）（110）上生长30-80 nm厚的钇铁石榴石（YIG）薄膜。在生长后快速热退火时，尽管存在中间Pt膜，但单晶YIG（110）出现，就好像它外延生长在GGG（110）上一样。YIG表面显示原子台阶与均方根粗糙度为0.12 nm的平坦平台上。Pt/YIG和GGG/Pt界面都具有原子级的尖锐性。结果表明，YIG（110）薄膜具有明显的面内单轴磁各向异性，<001>在9.32 GHz处具有明显的易磁化轴，峰-峰铁磁共振线宽为7.5 Oe，与GGG上外延生长的YIG相似。自旋霍尔磁电阻和纵向自旋Seebeck效应在倒置双层膜表明良好的Pt/YIG界面质量。
2016-04-28 cond-mat.mtrl-sci
Lateral Solid Phase Epitaxy of Yttrium Iron Garnet
本文展示了 Yttrium Iron Garnet 在人工边缘上的横向固相外延技术，通过控制结晶动力学在任意材料的 mesas 上实现单晶外延生长，并提取了沿 <100> 方向的激活能和速度前因子，为设计非平面单晶结构铺平道路。
2024-04-16 cond-mat.mtrl-sci
Temperature dependent magnetic damping of yttrium iron garnet spheres
研究了钇铁石榴石球的微波吸收谱随温度（5 K ~ 300 K）和频率（3 GHz ~ 43.5 GHz）的变化关系。在100 K以上的温度下，磁共振线宽随温度线性增加，并显示出吉尔伯特式的线性频率依赖性。在较低的温度下，在恒定的外部磁场的谐振线宽的温度依赖性表现出一个特征峰，这与非吉尔伯特式的频率依赖性相一致。完整的温度和频率演化的线宽可以建模的现象缓慢放松稀土杂质和Kasuya-LeCraw机制或散射与光学磁振子。此外，我们提取的饱和磁化强度，磁各向异性和g因子的温度依赖性。
2017-06-02 cond-mat.mtrl-sci
Optimization of the yttrium iron garnet/platinum interface for spin pumping-based applications
定量地研究了在镀铂前对钇铁石榴石（YIG）进行表面处理对自旋泵浦效率和自旋混合电导的影响。铁磁共振驱动的自旋泵浦将自旋极化电流注入到Pt层中，该自旋极化电流通过逆自旋霍尔效应转换为电动势。我们的实验表明，自旋泵浦效应确实强烈地依赖于YIG/Pt界面条件。我们测量的逆自旋霍尔电压和自旋混合电导的两个数量级以上的改进样品制备的增强。
2013-02-27 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Spin waves in micro-structured yttrium iron garnet nanometer-thick films
我们研究了自旋波在$40$ nm厚度的微结构钇铁石榴石波导中的传播。利用空间分辨布里渊光散射显微镜，观察到$(10.06 \pm 0.83)$ $μ$ m的自旋波振幅的指数衰减。这导致估计的吉尔伯特阻尼常数$α=(8.79\pm 0.73)\times 10^{-4}$，这是大于通过在非结构化膜的铁磁共振测量获得的阻尼值。理论计算的波导模式的空间干涉进行了比较，通过布里渊光散射光谱实验观察到的自旋波图案。
2014-12-12 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Gilbert damping of magnetostatic modes in a yttrium iron garnet sphere
用宽带铁磁共振（FMR）研究了直径为300 $μ$ m的钇铁石榴石单晶球的静磁模（MSM）谱。通过其特征色散关系识别各个MSM，并分配相应的模式数元组$(nmr)$。在宽的频率和磁场范围内取FMR数据允许分别分析Gilbert阻尼参数$α$和非均匀谱线展宽对MSM总线宽的贡献。线宽分析表明，所有MSM共享相同的吉尔伯特阻尼参数$α=2.7(5) \times 10^{-5}$，而不管他们的模式索引。与此相反，非均匀线加宽显示出明显的模式依赖性。这一观察建模的两个磁振子散射过程的MSM到自旋波流形，介导的表面和体积缺陷。
2016-12-07 cond-mat.mtrl-sci
Magnon-phonon relaxation in yttrium iron garnet from first principles
将自旋波激发的理论计算方法与有限温度模型相结合，从第一性原理出发，计算了钇铁石榴石（YIG）中的磁振子-声子弛豫时间。磁振子激发的有限寿命是由YIG中磁性原子交换相互作用的涨落引起的。在室温下，磁振子谱有明显的展宽，可以用来定量提取磁振子-声子弛豫时间。后者是基于YIG的自旋电子学研究中非常重要的唯象参数。我们发现在长波区，光磁振子的磁振子-声子弛豫时间是一个常数，而声磁振子的弛豫时间与$1/k^2$成正比。
2017-10-07 cond-mat.mtrl-sci physics.comp-ph
Magnetic susceptibility and magnetization fluctuation measurements of mixed Gadolinium-Yttrium Iron Garnets
研究了钆钇铁石榴石（$\text{Gd}_{x}\text{Y}_{3-x}\text{Fe}_5\text{0}_{12}$，$x=3,1.8$）铁氧体陶瓷的磁性能。复初始磁导率是在2 K至295 K的温度范围内以1 kHz的频率测量的，以及在4 K、77 K和295 K的温度范围内以100 Hz至200 MHz的频率测量的。在低频率下观察到磁粘度引起的磁导率虚部。在4K下测量了磁化噪声.使用波动耗散定理，我们发现，所观察到的磁化波动是一致的，与我们的测量的低频虚部的磁导率。我们讨论了一些建议的精度测量以及其他可能的应用程序的影响。
2008-10-15 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.other
Fabrication of yttrium-iron-garnet/Pt multilayers for the longitudinal spin Seebeck effect
对于纵向自旋塞贝克效应（LSSE）器件，期望包括铁磁层和非铁磁层的多层结构来提高它们的热电功率。在本研究中，我们开发了基于室温溅射和$ex$ - $situ$后退火方法在钆镓石榴石（GGG）（110）衬底上交替堆叠的钇铁石榴石（YIG）/Pt多层膜GGG/[YIG（49 nm）/Pt（4 nm）] $_n$（$n =$ 1 - 5）的制备方法，并评估了其结构和LSSE性质。所制备的[YIG/Pt] $_n$样品显示出平坦的YIG/Pt界面和几乎相同的饱和磁化强度$M_{\rm s}$，尽管它们在Pt层上包含多晶YIG层以及在GGG上包含单晶YIG层。在样品中，我们观察到清晰的LSSE信号，并发现LSSE热电功率因子（PF）随着$n$的增加而单调增加;与[YIG/Pt] $_1$相比，[YIG/Pt] $_5$样品的PF增强了$\sim 28$倍。这一工作为今后多层LSSE器件的研制提供了指导。
2019-01-08 cond-mat.mtrl-sci
Chiral spin-wave velocities induced by all-garnet interfacial Dzyaloshinskii-Moriya interaction in ultrathin yttrium iron garnet films
自旋波可以探测Dzyaloshinskiii-Moriya相互作用（英语：Dzyaloshinski-Moriya interaction），这会产生拓扑自旋纹理，例如skyrmions。然而，在钇铁石榴石（YIG）中还没有报道过这种自旋波阻尼最低的材料。在这项工作中，我们通过测量非互易自旋波传播的频率，振幅和最重要的是使用全电自旋波光谱群速度，在7 nm厚的YIG膜的实验证据的界面双折射。自旋波传播速度在薄膜法线方向、外加场和自旋波波矢三个矢量之间表现出手征性。通过测量非对称群速度，我们提取了一个16~ $μ$ J/m $^{2}$的介电常数，我们独立地用布里渊光散射证实了这一点。厚度相关的测量结果表明，YIG和石榴石衬底之间的氧化物界面起源的。在YIG薄膜中发现的界面微扰对于功能性手征磁振子具有重要意义，因为它可以实现超低的自旋波阻尼。
2019-12-21 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
From Film to Flakes: Electronic Properties and Magnetization Variations in Yttrium Iron Garnet
Universität Konstanz（康斯坦茨大学）；Deutsches Elektronen-Synchrotron DESY（德国电子同步加速器）
本文比较了类似体材的YIG薄膜和亚微米鳞片的电子和磁性特性，揭示了亚微米尺寸下的独特行为，为鳞片基YIG在紧凑型自旋电子器件中的应用提供了前景。
2026-05-13 cond-mat.mtrl-sci
Origin of Perpendicular Magnetic Anisotropy in Yttrium Iron Garnet Thin Films Grown on Si (100)
报道了用脉冲激光沉积技术制备的钇铁石榴石（YIG）薄膜的磁性。在Si（100）衬底上沉积厚度为15 - 50 nm的薄膜。通过铁磁共振谱研究了磁性表征。垂直磁易轴达到50 nm的厚度。我们观察到，垂直各向异性值减少，增加膜厚度。垂直磁各向异性（PMA）的起源归因于YIG薄膜中的织构和晶格畸变。我们期望在硅衬底上垂直磁化的钇铁石榴石薄膜为更便宜和兼容的制造工艺铺平了道路。
2021-07-12 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Ultra Thin Films of Yttrium Iron Garnet with Very Low Damping: A Review
薄钇铁石榴石（YIG）是一种很有前途的集成磁振子材料。为了将YIG引入纳米工艺中，有必要制造厚度远低于100 nm的非常薄的YIG膜，同时保持材料的非凡磁性，特别是其长的磁振子寿命和自旋波传播长度。在这里，我们简要介绍了这个主题，我们回顾和讨论在过去十年中发表的各种结果在这方面。特别是对于薄膜，脉冲层沉积和溅射是最有前途的候选者。此外，我们还讨论了室温沉积和退火在基于剥离的纳米图案化中的应用以及过去几年来通过这种方法获得的纳米结构的性质。
2020-04-20 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Magnetic equivalent of electric superradiance: radiative damping in yttrium-iron-garnet films
一个密集的独立振子系统，仅通过它们与相同的腔激发模式的相互作用连接，将相干辐射，这种效应被称为超辐射。在某些情况下，特别是当振子密度很高时，超辐射可能主导本征弛豫过程。可以实现该限制，例如，在二维电子气体中的回旋共振。在这些实验中，回旋共振耦合到光的电场，而振荡器密度可以很容易地通过改变栅极电压来控制。然而，在磁性振荡器的情况下，要实现超辐射的主导地位是更棘手的，因为材料参数限制了振荡器密度，并且与光波的磁耦合相当小。本文介绍了钇铁石榴石薄膜的准光磁共振实验。由于实验几何结构的简单性，透射光谱中的固有阻尼和超辐射可以很容易地分离。我们发现，随着薄膜厚度的增加，由于相干辐射的损失占主导地位的系统的内部加宽。
2020-12-17 cond-mat.mtrl-sci
Sign of inverse spin Hall voltages generated by ferromagnetic resonance and temperature gradients in yttrium iron garnet|platinum bilayers
我们进行了协调一致的努力，以确定由自旋电流注入到正常金属中产生的反自旋霍尔效应电压的绝对符号。我们专注于钇铁石榴石（YIG）|铂双层在室温下，产生自旋电流的微波和温度梯度。我们发现不同的样品和测量设置与理论一致的结果。我们建议一个右手定则来定义一个正的自旋霍尔角对应于与预期的电压为简单的情况下的散射的自由电子从排斥库仑电荷。
2015-02-11 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Magnetic properties and domain structure of ultrathin yttrium iron garnet/Pt bilayers
我们报告的结构，磁化强度，磁各向异性，和畴形态的氧化钇铁石榴石（YIG）/Pt膜的厚度范围从3到90 nm。我们发现，饱和磁化强度是接近的体积值在最厚的膜，并朝着低的厚度与强烈的减少低于10 nm。我们通过测量横向自旋霍尔磁电阻作为外加磁场的函数来表征磁各向异性。我们的结果揭示了强的易平面各向异性场的数量级为50-100 mT，这增加了退磁场，以及较弱的平面内单轴各向异性范围从10到100 $μ$ T。面内易轴方向随厚度变化，但在相同衬底上生长的具有相同厚度的样品之间也呈现显著的波动。X射线光电子发射显微镜揭示了在YIG薄膜中形成的锯齿形磁畴厚度大于10 nm，其尺寸大于几个100 $μ$ m，并由非手性Néel型畴壁分开。在小于10 nm的YIG薄膜中发现了以穿插的细长特征为特征的较小的畴。
2019-03-19 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el physics.app-ph
The effect of the magnon dispersion on the longitudinal spin Seebeck effect in yttrium iron garnets (YIG)
研究了不同厚度样品的钇铁石榴石Y_3Fe_5O_（12）（YIG）/ Pt系统中纵向自旋Seebeck效应（LSSE）的温度依赖性。在这个系统中，热自旋矩是磁振子驱动的。LSSE信号在取决于YIG样品厚度的特定温度处达到峰值。我们还观察到冻结出的LSSE信号在高磁场，我们归因于一个能隙的磁振子色散的开放。即使在室温下，我们也观察到LSSE信号的部分冻结，其中kBT比间隙大得多。这表明一个能量低于kB × TC（TC约为40 K）的磁振子群对LSSE的贡献不成比例;在低于TC的温度下，我们将这些磁振子标记为亚热磁振子。在温度低于最大值的LSSE的T-依赖性解释的一个新的经验模型，归因于大部分的温度依赖性的热驱动磁振子通量。
2015-04-03 cond-mat.mtrl-sci
Magnetic control of Goos-Hanchen shifts in a yttrium-iron-garnet film
研究了垂直入射和斜入射时钇铁石榴石（YIG）薄膜的Goos-Hanchen（G-H）位移。研究发现，MO材料的非互易效应不仅导致垂直入射时反射位移的非零，而且导致斜入射时反射位移和透射位移之间的对称性被打破，产生了与板厚无关的项.在最小反射率和全反射对应的两个特征频率附近，得到了正入射反射位移的渐近行为。此外，还讨论了斜入射时两种负反射位移（NRS）的共存。通过调节外加磁场的大小、入射波的频率、板厚以及入射角，可以实现从正向负位移的反转。此外，我们进一步研究了两种特殊情况下的实际目的：反射移位与全反射和透射移位与全透射。数值模拟也验证了我们的分析结果。
2017-03-01 cond-mat.mtrl-sci
Implementation of the magnetic force theorem for large-scale calculations of magnon bands: application to yttrium iron garnet
Technical University of Denmark（丹麦技术大学）
本文提出一种基于磁力定理在q空间中直接计算交换参数的高效方法，无需局域轨道映射，适用于高通量计算，并在钇铁石榴石上验证了其准确性，揭示了不等价交换路径。
2025-09-19 cond-mat.mtrl-sci
Electric Field Driven Magnetic Domain Wall Motion in Iron Garnet Film
本文报道了磁电铁石榴石薄膜中电场诱导畴壁运动的动态观察。在800 kV/cm电场脉冲中的测量给出了磁畴壁速度~45 m/s。在50 Oe左右的磁场脉冲下，获得了相似的速度，证明了可逆和不可逆的微磁结构转变。这些效应在自旋电子学和磁存储器中有着广阔的应用前景。
2008-10-05 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Neutron-scattering study of yttrium iron garnet
用中子散射方法研究了钇铁石榴石Y $_3$ Fe $_5$ O $_{12}$的核、磁结构和全磁振子色散。精细的核结构被扭曲为三角空间群$R\bar{3}$。最高的能量色散可达86 meV。所观察到的分散体再现了一个简单的模型与三个最近邻交换积分之间的16 $a$（八面体）和24 $d$（四面体）位点，$J_{aa}$，$J_{ad}$，和$J_{dd}$，估计为0.00 $\pm$ 0.05，$-$ 2.90 $\pm$ 0.07，和$-$ 0.35 $\pm$ 0.08 meV。低于14毫电子伏的最低能量色散表现出二次色散预期从铁磁振子。$q$ -积分动态自旋磁化率$χ$“（$E$）的虚部在低能区表现出能量的平方根依赖性。从绝对尺度上得到的$χ$“（$E$）估算了磁振子态密度。该值与理论上预期的磁振子分支的单偏振模式一致。
2018-02-27 cond-mat.mtrl-sci
High Quality Yttrium Iron Garnet Grown by Room Temperature Pulsed Laser Deposition and Subsequent Annealing
研究了非晶钇铁石榴石（YIG）在氧气气氛中退火的再结晶行为。我们的研究结果表明，远低于熔化温度的材料转化为具有优异质量的完全外延层，无论是结构还是磁性。在铁磁共振（FMR）中，可以观察到超低阻尼和极窄的线宽。对于56 nm厚的层，发现$α$ =（6.63 $\pm$ 1.50）$\cdot$ 10 $^{-5}$的阻尼常数，并且在9.6 GHz处的线宽小至1.30 $\pm$ 0.05 Oe，这是迄今为止报道的PLD生长的薄膜的最低值。即使对于20 nm厚的层，也发现$α$ =（7.51 $\pm$ 1.40）$\cdot$ 10 $^{-5}$的阻尼常数，这是迄今为止公布的用于多层膜的最低值。在这种情况下，FMR线宽在9.6 GHz下为3.49 $\pm$ 0.10 Oe。我们的研究结果不仅提供了一种沉积前所未有的质量的薄膜YIG的方法，而且为制备薄膜复合氧化物甚至其他晶体材料开辟了新的选择。
2015-06-12 cond-mat.mtrl-sci
Lateral transport properties of thermally excited magnons in yttrium iron garnet films
磁振子所携带的自旋信息对计算技术具有重要的意义，基于磁振子的计算电路的发展也引起了人们极大的兴趣。然而，绝缘体中的磁振子输运一直具有挑战性，不同于导体中自旋输运的清晰物理图像。本文研究了钇铁石榴石（YIG）模型磁绝缘体中热激发磁振子的横向输运性质。在非局部几何器件中检测到的自旋的极性反转已经被实验观察到，并且强烈依赖于温度、YIG膜厚度和注入器-检测器分离距离。提出了一个与自旋信号行为定性一致的热激发磁振子竞争双通道输运模型。除了对热磁振子输运的基本意义外，我们的工作还通过创建一个易于获得的具有可控输运的磁振子源来促进磁振子学的发展
2017-01-31 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Observation of magnon-mediated current drag in Pt/yttrium iron garnet/Pt(Ta) trilayers
纯自旋流是一种自旋角动量流，没有任何伴随的净电荷流，它以两种常见的方式产生。一种是利用自旋霍尔效应在具有强自旋-轨道耦合的普通金属（NM）中，例如Pt或Ta。另一种是利用磁矩或自旋波与称为磁振子的准粒子激发的集体运动。后者的一种流行材料是钇铁石榴石，一种磁绝缘体（MI）。在这里，我们证明了在NM/MI/NM三层，这两种类型的自旋电流是相互转换的接口，预测作为磁振子介导的电流拖动现象。传输信号与驱动电流线性成比例，没有阈值，并遵循幂律，其中n的范围从1.5到2.5。我们的研究结果表明，NM/MI/NM三层结构可以作为一个可扩展的纯自旋电流阀器件，这是一个必不可少的组成部分，在自旋电子学。
2016-01-27 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Crystallization Dynamics of Amorphous Yttrium Iron Garnet Thin Films
针对非晶钇铁石榴石晶化动力学不明的问题，通过多衬底时间与温度序列实验提取晶化速率和活化能，揭示晶格失配对晶化的影响，建立可预测任意温度厚度下全晶化时间的模型。
2024-04-18 cond-mat.mtrl-sci
Vanadium in yttrium aluminum garnet: charge states and localization in the lattice
用相关光吸收和电子顺磁共振（EPR）方法研究了钒离子在钇铝石榴石Y3Al5O12（YAG）晶格中的电荷状态及其掺入。在生长的晶体，在八面体和四面体铝网站的V3+的占领被证明。在空气中退火后，观察到的V3+到V4+的电荷转换，而在氢气气氛中退火只导致轻微减弱的V3+的吸收带，由于这些离子的部分充电。用高频（300 GHz）EPR测量了V3+和V4+离子在四面体位置的自旋哈密顿参数，包括零场分裂和51 V超精细常数。在晶体场论的框架下，通过对自旋哈密顿参量的分析，计算了V3+和V4+离子的基态能级分裂。四面体V3+和其最近的氧环境的电荷分布被认为是强烈不均匀的，而四面体V4+离子集中的电荷与周围配体的非常弱的参与。此外，光学和EPR数据的相关性允许在YAG：V晶体中的光学吸收峰的适当分配。
2018-12-31 cond-mat.mtrl-sci
Investigation of the unidirectional spin heat conveyer effect in a 200nm thin Yttrium Iron Garnet film
利用锁相热成像技术研究了亚微米厚度钇铁石榴石（YIG）薄膜中的单向自旋波热传输效应。虽然效果是小的薄层，这种技术使我们能够观察到不对称的热传输磁振子，导致不对称的温度分布不同的几个MK两侧的激励天线，分别。Damon-Eshbach和后向体积模式的比较表明，单向热流确实是由于非互易自旋波。由于有限的线宽，小的不对称性仍然可以观察到时，只有均匀的铁磁共振模式被激发。后者例如在测量逆自旋霍尔效应时是极其重要的，因为温度差可导致接触处的热电压。由于非互易性，这些热电压随着磁场的反转而反转其符号，这通常被认为是反自旋霍尔电压的特征。
2016-02-04 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Theory of momentum-resolved magnon electron energy loss spectra: The case of Yttrium Iron Garnet
本文提出了一种理论方法，用于分析STEM-EELS实验中电子束与磁性晶格局域矢量势的电荷依赖相互作用，并以YIG为例展示了其散射矢量依赖性和取向依赖性。
2024-02-19 cond-mat.mtrl-sci
Sub-micrometer yttrium iron garnet LPE films with low ferromagnetic resonance losses
采用液相外延（LPE）技术生长了（111）钇铁石榴石（YIG）薄膜，其厚度约为100 nm，表面粗糙度低至0.3 nm，可作为微结构光波导中自旋波传输实验的基础材料。连续应变薄膜表现出几乎完美的结晶度，没有显着的镶嵌性和有效的晶格失配Δ a（垂直）/a（衬底）~10-4和以下。膜/基底界面非常尖锐，没有形成宽的互扩散层。所有的LPE膜都表现出接近块状的饱和磁化强度，（1800 ± 20）Gs，面内矫顽场<0.2 Oe，面内磁各向异性较弱，饱和场<1.5 Oe时具有明显的六重对称性，面外磁各向异性不明显，但是检测到有效磁化强度对晶格失配的弱依赖性。最大的铁磁共振线宽被确定为1.4 Oe@6.5 GHz，这是迄今为止报道的最低值为100 nm厚度及以下的YIG膜。研究的LPE膜的吉尔伯特阻尼系数估计接近1 × 10-4。
2016-08-29 cond-mat.mtrl-sci
Propagation of spin-waves packets in individual nano-sized yttrium iron garnet magnonic conduits
现代基于CMOS的计算技术正在达到其根本的局限性。新兴的磁振子领域利用自旋波进行数据传输和处理，为克服这些限制提供了一条有前途的道路。最近已经在宏观尺度和微观尺度上展示了不同的器件，但是磁致伸缩方法的可行性基本上依赖于结构特征尺寸的可缩放性，其可缩放性低至几个10 nm的程度，这是已建立的CMOS技术的典型尺寸。在这里，我们提出了一个研究的传播自旋波包在个别钇铁石榴石（YIG）导管的横向尺寸下降到50纳米。利用空间和时间分辨的微聚焦布里渊光散射（BLS）光谱对YIG纳米结构进行了表征，并直接测量了自旋波衰减长度和群速度。揭示的磁振子输运的规模相当于CMOS的规模证明了磁振子为基础的数据处理的一般可行性。
2020-02-04 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Microwave Magnetoelectric Effects in Single Crystal Bilayers of Yttrium Iron Garnet and Lead Magnesium Niobate-Lead Titanate
首次在单晶铁磁-压电氧化物双层膜中观察到了微波磁电相互作用，并提出了理论模型。电场E在压电相中产生机械变形，导致铁磁体的谐振场中的位移dHE。ME偶联的强度由dHE与E的数据获得。在9.3 GHz下对（111）钇铁石榴石（YIG）薄膜和（001）镁铝酸铅-钛酸铅（PMN-PT）双层薄膜进行了研究。将样品放置在TE 102反射型腔的外部。对于面内和面外磁场H，获得E = 0-8 kV/cm的共振曲线。重要结果如下。(i)ME耦合的双层是一个数量级强于多晶复合材料，是在1-5.4 Oe cm/kOe的范围内，这取决于YIG膜的厚度。(ii)耦合强度取决于磁场取向，并且对于面外H比对于面内H更高。(iii)估算的ME常数及其对两相体积比的依赖性与数据吻合良好。
2004-05-26 cond-mat.mtrl-sci
THz Field-induced Spin Dynamics in Ferrimagnetic Iron Garnets
利用皮秒单周期磁场脉冲在亚铁磁铥铁石榴石中激发太赫兹磁化动力学，并将其视为磁光法拉第效应的高频调制。数据分析结合数值模拟和评估的有效拉格朗日允许我们得出这样的结论，动力学对应于交换模式所激发的太赫兹场与反铁磁耦合自旋的塞曼相互作用。我们认为，太赫兹泵红外探测实验亚铁磁体提供了一个独特的工具，定量研究的动力学和机制，以控制反铁磁耦合自旋。
2021-03-03 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Spin-Wave frequency division multiplexing in an yttrium iron garnet microstripe magnetized by inhomogeneous field
自旋波是在宽频率范围内进行信息处理和传输的有希望的候选者。在磁振子器件的实现中，自旋波频率的分频是并行信息处理的关键。在这项工作中，我们展示了一个概念验证自旋波频分复用方法磁化均匀的磁性微条纹与非均匀的字段。对称性破缺的附加场是由简单地放置在横向接近波导的坡莫合金条引入的。具有不同频率的自旋波可以沿着共享波导在空间中独立地、同时地和分开地传播。这项工作为磁振子信息的并行传输和处理带来了新的潜力。
2019-10-16 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Propagating spin waves in nanometer-thick yttrium iron garnet films: Dependence on wave vector, magnetic field strength and angle
我们提出了一个全面的研究纳米厚的钇铁石榴石（YIG）薄膜中传播的自旋波。我们使用宽带自旋波光谱与集成共面波导（CPWs）和微带天线上的连续和图案化的YIG薄膜的顶部，以表征自旋波的波矢高达10 rad/ $μ$ m。所有的薄膜都是通过脉冲激光沉积生长的。从自旋波透射谱，参数，如吉尔伯特阻尼常数，自旋波色散关系，群速度，弛豫时间，和衰减长度推导出和它们的依赖于偏置磁场强度和角度是系统计量。对于40 nm厚的YIG薄膜，我们得到了$3.5 \times 10^{-4}$的阻尼常数和1.2 mm的最大衰减长度。我们的实验揭示了一个强烈的变化的自旋波参数与磁场偏置场和波矢。自旋波性质在高达约30 mT的偏置磁场和高于$θ_{H} = 20^{\circ}$的场角时显著变化，其中$θ_{H} = 0^{\circ}$对应于Damon-Eshbach构型。
2018-10-11 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Thermographic measurements of the spin Peltier effect in metal/yttrium-iron-garnet junction systems
用锁相热成像（LIT）方法研究了不同金属（Pt、W、Au单层和Pt/Cu双层）/亚铁磁绝缘体（钇铁石榴石：YIG）结系统中自旋Peltier效应（SPE），即自旋电流注入产生的热电流。SPE由穿过金属/YIG界面的自旋电流激发，该自旋电流通过经由自旋霍尔效应向金属层施加电荷电流而产生。LIT方法使得SPE的热成像不受焦耳加热贡献的影响。重要的是，我们观察到自旋电流引起的温度调制不仅在Pt/YIG和W/YIG系统中，而且在Au/YIG和Pt/Cu/YIG系统中，排除了由于金属/YIG界面附近的邻近感生铁磁性引起的异常Ettingshausen效应的可能污染。正如我们以前的研究中所证明的，SPE信号仅限于金属/YIG界面附近;我们通过减少用于LIT测量的样品表面上的红外发射层中的热扩散引起的空间模糊来支持这一结论。我们还发现SPE的YIG厚度依赖性与在相同Pt/YIG样品中测量的自旋Seebeck效应相似，这意味着它们之间的相互关系。
2017-05-05 cond-mat.mtrl-sci
Magnon Spin Current Modulation through Site-Specific Doping in a Compensated Iron Garnet
本研究通过锰掺杂钆铁石榴石，调控磁补偿温度并增强自旋塞贝克信号，归因于自旋混合电导增加和磁振子谱修饰，展示了室温自旋电子学应用潜力。
2025-08-05 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Tuning of perpendicular magnetic anisotropy in Bi-substituted yttrium iron garnet films by He$^+$ ion irradiation
本研究通过He+离子辐照实现Bi-YIG薄膜磁各向异性的连续调控，揭示了应力弛豫调控机制，观测到磁泡畴并验证了辐照效应的可退火逆转性。
2024-10-07 cond-mat.mtrl-sci
Competing effects of Si and Mg doping on native point defects in yttrium aluminum garnet
Institute for Single Crystals, National Academy of Sciences of Ukraine（乌克兰国家科学院单晶研究所）；V.N. Karazin Kharkiv National University（瓦纳·卡拉津哈尔科夫国立大学）
本研究结合第一性原理计算与热力学模型，揭示Si和Mg掺杂对YAG本征点缺陷的反向调控作用及共掺杂的补偿效应，为YAG烧结性能调控提供微观依据。
2026-10-06 cond-mat.mtrl-sci
Magnetically Compensated Nanometer-thin Ga-Substituted Yttrium Iron Garnet (Ga:YIG) Films with Robust Perpendicular Magnetic Anisotropy
研究了纳米级厚度Ga取代钇铁石榴石（Ga:YIG）薄膜的磁特性，发现降低饱和磁化强度可显著增加有效磁化强度，从而实现稳健的垂直磁各向异性，为微调磁子自旋波器件开辟新参数空间。
2025-04-04 cond-mat.mtrl-sci
Low damping and microstructural perfection of sub-40nm-thin yttrium iron garnet films grown by liquid phase epitaxy
磁振子自旋电子学领域正在经历对基于自旋波的数据传输和处理技术的解决方案的开发的日益增长的兴趣，这些技术是现代CMOS架构的补充或替代。迄今为止，纳米薄钇铁石榴石（YIG）薄膜一直是基于绝缘体的自旋电子学的黄金标准，但仍然缺乏能够提供完美，均匀的大直径薄膜的潜在工艺技术。我们报告说，液相外延（LPE），使纳米薄YIG薄膜的沉积具有低铁磁共振损耗和一贯的高磁质量下降到20 nm的厚度。所获得的外延膜的特征在于由一个理想的化学计量比和完美的薄膜晶格，既没有显着的成分应变，也没有几何镶嵌，但尖锐的界面。它们的静磁和动磁行为与单晶体YIG相似。我们发现，吉尔伯特阻尼系数α与薄膜厚度无关，接近1 × 10 ~（-4），并且与Δ H_0的非均匀峰-峰线宽展宽一起，||= 0.4 G，这些值是有史以来报道的厚度小于40 nm的YIG膜的最低值之一。这些结果表明，纳米薄的LPE膜可以用于制造具有磁振子器件所需质量的纳米和微米级电路。LPE技术很容易扩展到几英寸的YIG样品直径。
2019-11-21 cond-mat.mtrl-sci
Three-dimensional nanoscale control of magnetism in crystalline Yttrium Iron Garnet
钇铁石榴石（YIG）特殊的磁性、光学和声子特性使其在基于自旋波和光子的应用中独树一帜。然而，纳米结构晶体YIG和操纵其磁性在一个非破坏性的方式是一个突出的挑战，到目前为止，主要限于二维能力。在这里，我们表明，用聚焦紫外激光照射单晶钇铁石榴石薄膜驱动器的垂直磁各向异性的稳定，巨大的增强，保持结晶质量。这种调制在横向和垂直方向上都高度限制在纳米级，并且其在体积内的延伸可以通过连续的深度控制进行微调。通过利用这些三维各向异性的配置文件，我们证明了一个大的调谐的自旋波能带结构，体积空间本地化，和非互易性，实现验证的原则3D磁振子晶体。这种简单的，单步，激光纳米加工的三维磁性系统的基础上的晶体YIG薄膜开辟了道路，设计新的功能，在磁振子和磁光器件。
2025-10-31 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Low-Field Regime of Magnon Transport in Yttrium Iron Garnet
本文研究YIG薄膜中磁振子输运的低场与无场区，发现零场极限才能完全消除磁场对扩散长度的抑制，并通过模拟揭示面内单轴各向异性是控制无场工作的关键参数，低温下该有效场增强十倍。
2024-11-21 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Electrical properties of single crystal Yttrium Iron Garnet ultra-thin films at high temperatures
报道了液相外延生长的19 nm厚钇铁石榴石（YIG）薄膜的电学性能研究。用Van der Pauw四探针技术测量了[300，400]~K高温范围内的电导率和霍尔系数。我们发现，电阻率随温度的升高呈指数下降以下的激活行为对应的$E_g\approx 2$ eV的带隙，表明外延YIG超薄膜的行为作为大间隙半导体，而不是作为电绝缘体。在$T=400$ K时电阻率下降到约$5\times 10^3$ ~ $Ω\cdot \text{cm}$。我们还推断霍尔迁移率，发现在5 cm $^2$ /（V $\cdot$秒）处为正（$p$型），并且与温度无关。我们讨论了在室温下对YIG进行的非局域输运实验的结果。这些电特性是造成偏移电压（与面内场方向无关）的原因，偏移电压的幅度在电流中为奇数，由于焦耳加热而随着电流呈指数增长。这些电特性还通过霍尔效应引起对磁场的垂直分量的灵敏度。在我们的横向器件中，热电偏移电压是由沿导线方向的温度梯度产生的，该温度梯度与磁场的垂直分量成比例（Righi-Leduc效应）。
2017-09-21 cond-mat.mtrl-sci
Cavity quantum electrodynamics with ferromagnetic magnons in a small yttrium-iron-garnet sphere
将集体自旋激发与具有高协同性的腔体混合，为腔量子电动力学提供了一个新的研究课题，并在量子信息方面具有潜在的应用前景。在这里，我们报告了一个小的钇铁石榴石（YIG）球在低温和室温下与铁磁磁振子腔量子电动力学的实验研究。我们第一次观察到一个强耦合的同一腔模式的铁磁共振（FMR）模式和静磁（MS）模式附近的FMR在量子极限。这是在~ 22 mK的温度下实现的，其中腔中的平均微波光子数小于1。在室温下，我们还观察到在同一YIG球中腔模与FMR模的强耦合，并发现FMR模的阻尼率略有增加。这些观测结果揭示了FMR模式对温度的非凡鲁棒性。然而，MS模式变得不可观察到在室温下，在所测量的透射谱的微波腔含有YIG球。我们的数值模拟表明，这是由于MS模式的阻尼率急剧增加。
2015-12-03 cond-mat.mtrl-sci quant-ph
