Faraday rotation spectra of bismuth-substituted ferrite garnet films with in-plane magnetization
采用GGG衬底浸渍助熔剂的液相外延方法，合成了铋掺杂铁氧体石榴石单晶薄膜。控制生长参数以获得具有面内磁化和几乎没有畴活动的膜，这使得它们非常适合于磁光成像。法拉第旋转光谱是在可见光波长范围内测量的。为了解释光谱，我们提出了一个简单的模型的基础上存在的两个光学跃迁的抗磁性字符，一个四面体和一个八面体。我们发现模型和我们的实验结果之间的光子能量在1.77和2.53 eV之间，对应于700和490 nm之间的波长非常吻合。结果表明，法拉第旋转随镓和铋的取代量的变化显着。此外，实验结果表明，磁光响应与铋的替代线性变化。
2002-01-27 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
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
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
Single-pulse strain-induced precessional dynamics of magnetization in Co-doped iron garnet
HFML-FELIX；Radboud University, Institute for Molecules and Materials（拉德堡德大学分子与材料研究所）；Russian Quantum Center, Skolkovo Innovation Center（俄罗斯量子中心斯科尔科沃创新中心）；Faculty of Physics, Lomonosov Moscow State University（莫斯科国立大学物理系）；Faculty of Physics, University of Bialytsok（比亚韦斯托克大学物理系）
本研究揭示瞬态晶格变形为单脉冲中红外激发与钴掺杂钇铁石榴石可逆进动磁化动力学的关联，通过单泵浦-探测磁光显微技术结合微磁模拟明确了应变诱导的磁化动力学机制。
2026-09-01 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Nonlinear sub-switching regime of magnetization dynamics in photo-magnetic garnets
本文通过实验与数值模拟研究钴掺杂钇铁石榴石薄膜中飞秒激光诱导的非线性自旋动力学，揭示其源于磁能量景观非谐性及立方对称性的关键作用。
2023-03-17 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Excitation of magnetic precession in bismuth iron garnet via a polarization-independent impulsive photomagnetic effect
除了圆极化相关的逆法拉第效应和线性极化相关的光致磁各向异性外，还发现了铋铁石榴石中磁化强度的非热光学效应，与极化无关.它的脉冲字符证明了所产生的进动，这不能解释由长寿命的光或热引起的各向异性的振幅的字段依赖性。
2015-05-27 cond-mat.mtrl-sci
Giant widening of interface magnetic layer in almost compensated iron garnet
在沿易磁化方向取向的磁场中，双子晶格亚铁磁体经历从共线到倾斜的磁相转变。本工作利用磁光法拉第效应研究了生长在Gd $_3$ Ga $_5$ O $_{12}$衬底上的补偿铁石榴石（Lu $_{3-{\rm{x}}}$ Bi $_{\rm{x}}$）（Fe $_{5-{\rm{y}}-{\rm{z}}}$ Ga $_{\rm{y}}$ Al $_{\rm{z}}$）O $_{12}$薄膜的磁光跃迁。在补偿温度附近，观察到具有复杂形状的过渡的前体。使用一个特殊的样品具有可变的厚度，我们证明了前体的界面起源。钆从衬底扩散到膜中形成具有增强的磁化的薄混合层。它在薄膜中诱导出扩展的不均匀磁结构。由于混合磁性层的易面各向异性，出现了两个台阶形状的前体。我们强调，在接近补偿温度时，薄膜中的非均匀磁化分布的有效宽度极大地增长。
2022-01-01 cond-mat.mtrl-sci
Compensation-Like Temperature and Spin-Flip Switch in Strained Thulium Iron Garnet Thin Films: Tuning Sublattice Interactions for Ferrimagnetic Spintronics
本文研究30 nm厚拉伸应变铥铁石榴石（TmIG）薄膜的磁特性，发现类补偿温度（Tcomp-like）和场诱导Tm亚晶格自旋翻转转变，为亚铁磁自旋电子学中亚晶格相互作用调控提供新见解。
2025-04-17 cond-mat.mtrl-sci
Magnetoelectric Control of Domain Walls in a Ferrite Garnet Film
在（210）晶向外延铁氧体石榴石薄膜中观察到电场引起的磁畴边界位移效应。这种效应对于电场（壁位移的方向随着电压的极性而改变）是奇数的，而对于畴内的磁化强度是偶数的。提出了非均匀磁电相互作用可能是产生这种效应的机制。
2008-01-26 cond-mat.mtrl-sci
Temperature-independent ferromagnetic resonance shift in Bi-doped YIG garnets through magnetic anisotropy tuning
薄石榴石薄膜正成为磁振子自旋电子学和自旋轨道电子学器件的核心，因为它们显示出多功能的磁性以及低磁损耗。这些领域将受益于热不影响磁化动力学的材料，这种效应称为非线性热频移。在本研究中，我们利用脉冲激光沉积法生长出低阻尼的铋取代铁石榴石（Bi：YIG）超薄膜。通过对生长参数的微调，垂直磁各向异性的精确控制允许实现偶极磁各向异性的完全补偿。引人注目的是，一旦生长条件被优化，将生长温度从405 °C改变到475 °C作为唯一的调谐参数，诱导易轴从面外到面内。对于接近偶极补偿的膜，铁磁共振测量产生有效磁化$μ_{0}M_{eff} (T)$，其在大的温度范围（260 K至400 K）内几乎没有温度依赖性，导致各向异性温度指数为2。这些发现使Bi：YIG系统成为极少数磁各向异性的温度依赖性与饱和磁化强度以相同速率变化的材料之一。这种有趣的行为是归因于$Bi^{3+}$的轨道矩相当大的现象。
2023-02-01 cond-mat.mtrl-sci
Induced magneto-transport properties at palladium/yttrium iron garnet interface
由于钯（Pd）的薄层直接沉积在钇铁石榴石或YIG（Y3 Fe 5 O 12）磁性绝缘体膜上，Pd产生了低场和高场磁输运效应，这在单独的Pd或YIG上的厚Pd中是不存在的。Pd的低场磁电阻峰跟踪YIG薄膜的矫顽场，而更大的高场磁电阻和霍尔效应与YIG的体磁化强度没有明显的关系。Pd中的高场磁输运效应是由Pd中的界面局部矩引起的。
2013-09-09 cond-mat.mtrl-sci
Stuffed Rare Earth Garnets
本研究合成了x≤0.5的填充型稀土镓石榴石，表征其磁结构与性能，发现过量稀土占据八面体位形成无序四面体对，磁矩与居里-外斯常数降低，低温热容积分存在熵缺失。
2023-10-02 cond-mat.mtrl-sci
Damping in yttrium iron garnet film with an interface
我们报告了强阻尼增强在200 nm厚的钇铁石榴石（YIG）薄膜由于在界面处的自旋不均匀性。生长诱导的薄界面钆铁石榴石（GdIG）层反铁磁（AFM）交换耦合与其余的YIG层。铁磁共振（FMR）线宽$ΔH$的面外角度变化反映了由于YIG中存在交换类弹簧矩排列而导致的有效磁化强度$Δ4 πM_{eff}$的大的不均匀分布。我们探测自旋的不均匀性在YIG-GdIG界面进行面内角度变化的共振场$H_{r}$，导致单向功能。除了固有的本征吉尔伯特贡献外，大的非本征$Δ4πM_{eff}$贡献表明YIG膜中的进动阻尼增强。
2021-09-24 cond-mat.mtrl-sci
Strain Mediated Voltage Control of Magnetic Anisotropy and Magnetization Reversal in Bismuth Substituted Yttrium Iron Garnet Films and Meso-structures
本文研究了在PMN-PT衬底上通过电压诱导应变调控Bi-YIG薄膜及介观结构的磁各向异性和磁化翻转，实现了易轴90°切换，并展示了其在低能耗存储与神经形态计算中的潜力。
2025-01-01 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Magnetodielectric effects at quantum critical fields in cobalt-containing garnets
本文对两种含钴石榴石NaCa_2Co_2V_3O_（12）和CaY_2Co_2Ge_3O_（12）的磁性和晶体化学性质进行了比较研究。这两个相分别在8K和6K下出现反铁磁有序，在1T和11T附近出现场诱导磁化强度的转变。我们发现这些依赖于场的转变对应于量子临界点，导致反铁磁秩序的抑制，这些转变可以清楚地看到使用磁电容测量。最后，我们进行了详细的晶体化学分析和免费的密度泛函理论计算表明，在本地环境的Co离子的变化是负责两个磁结构和各自的属性的差异。
2018-11-01 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
Cryogenic Magnetization Dynamics in Chemically Stabilized, Tensile-Strained Ultrathin Yttrium Iron Garnets with Tunable Magnetic Anisotropy
Chung-Ang University (CAU)（中央大学）；Max Planck Institute of Microstructure Physics（马克斯·普朗克微结构物理研究所）；Nagoya University（名古屋大学）
研究通过化学稳定性驱动降低低温损耗，揭示超薄YIG薄膜在低温下具有超低损耗和可调磁各向异性，强调化学和动力学因素对 cryogenic 磁性应用的重要性。
2026-04-16 cond-mat.mes-hall 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
Ultrafast laser-induced changes of the magnetic anisotropy in a low-symmetry iron garnet film
以生长在（210）取向Gd_3Ga_5O_（12）衬底上的低对称性（YBiPrLu）_3（FeGa）_5O_（12）薄膜为模型介质，探讨了飞秒激光脉冲改变介质铁磁石榴石各向异性的热机制.我们表明，通过光谱磁光泵浦探测技术和唯象分析，在这样的薄膜中的磁化旋进是由激光诱导的生长诱导的磁各向异性的变化以及众所周知的超快逆法拉第效应。磁各向异性的变化是由皮秒时间尺度上任意偏振的激光脉冲引起的晶格加热介导的。我们表明，外部磁场相对于磁化易平面的取向显着影响通过各向异性变化激发的进动。重要的是，来自超快逆法拉第效应的相对贡献和不同生长诱导的各向异性参数的变化可以通过改变所施加的磁场强度和方向来控制。结果，可以逐渐调谐所激励的磁化进动的幅度和初始相位。
2017-11-09 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
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
Selection Rules for All-Optical Magnetic Recording in Iron Garnet
寻找一种电子跃迁，其微妙的激发可以引起介质的电，光或磁特性的戏剧性变化，是光致相变领域的长期梦想之一[1-5]。因此，仅通过飞秒激光脉冲[6-10]发现磁化切换引发了关于这些激光诱导变化的机制的激烈讨论。在这里，我们报告的实验揭示的选择规则的偏振和波长的超快光磁纪录在钴掺杂石榴石膜和确定的工作区的参数（磁阻尼，波长和偏振的光）允许这种效果。单脉冲和多脉冲序列下的全光磁开关可以在室温下实现，在窄光谱范围内，光沿着石榴石的晶轴<110>或<100>晶轴偏振。揭示的选择规则表明，负责耦合的光自旋的激发是d-电子跃迁的八面体和四面体Co亚晶格，分别。
2018-05-05 cond-mat.mtrl-sci
Perpendicular magnetic anisotropy in insulating ferrimagnetic gadolinium iron garnet thin films
通过简单地改变样品温度，我们对钆铁石榴石（GdIG）薄膜的磁各向异性进行了实验控制。通过SQUID磁强计测量获得的磁滞回线明确地揭示了易磁化轴从面外到面内的变化取决于样品温度。此外，我们证实了这些发现，通过使用温度依赖的宽带铁磁共振光谱（FMR）。为了确定有效磁化，我们利用FMR光谱的固有优势，其允许确定独立于顺磁性衬底的磁各向异性，而磁力测定法确定来自膜和衬底的组合磁矩。这使我们能够定量评估的各向异性和平滑过渡，从平面到垂直磁各向异性。此外，我们还导出了GdIG薄膜的温度依赖性$g$因子和Gilbert阻尼。
2017-06-26 cond-mat.mtrl-sci
Dipolar random field Ising model: an application to garnet films
偶极随机场伊辛模型（DRIM）最近推出的显示行为，可以连接到二维磁介质的磁化。外延磁性石榴石薄膜似乎是这种模型的理想测试材料。在这项工作中，石榴石样品上进行的测量结果，以及与模拟结果的比较所获得的DRYST。结果表明，该模型能较好地描述各种滞回曲线。这种能力并不来自大量参数的微调，而是通过交换和偶极相互作用的相互作用。
1999-07-06 cond-mat.dis-nn cond-mat.mtrl-sci
Synthetic antiferromagnetic coupling between ultra-thin insulating garnets
磁绝缘体的使用吸引了很多的兴趣，由于各种各样的自旋相关的现象与潜在的应用自旋电子器件。在这里，我们报告超薄钇铁石榴石（YIG）/钆铁石榴石（GdIG）绝缘双层钆铁石榴石（GGG）。自旋霍尔磁电阻（SMR）和X射线磁圆二色性测量表明，即使在中等的面内磁场中，YIG和GdIG也是反平行的。结果表明，在石榴石基薄膜异质结构中，合成反铁磁体的全绝缘等效物可以为磁性器件中的绝缘体开辟新的场所。作为一个例子，我们展示了一个存储器元件与正交磁化切换，可以通过SMR读取。
2018-03-15 cond-mat.mes-hall 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
Magnetization spin dynamics in a (LuBi)3Fe5O12 (BLIG) epitaxial film
铋掺杂的镥铁石榴石（BLIG）薄膜具有比钇铁石榴石更大的法拉第旋转和更高的居里温度。利用傅立叶畴偏振显微镜观察到了条纹状磁畴，测量到磁畴宽度为1.4 μm，法拉第旋转实验产生了5 Oe的矫顽场，这些特征构成了微磁学模拟的基础，使我们能够估计和比较BLIG薄膜中的自旋波激发。我们观察到，这些薄膜支持热磁振子的进动频率为7 GHz的线宽为400 MHz。进一步研究了旋进频率与外加磁场的关系。布里渊光散射实验和模拟预测的进动频率显示出类似的趋势，增加领域。
2017-06-11 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Low-damping sub-10-nm thin films of lutetium iron garnet grown by molecular-beam epitaxy
我们分析了分子束外延生长的（111）取向的镥铁石榴石（Lu $_3$ Fe $_5$ O $_{12}$）薄膜的结构和磁性，薄膜厚度为2.8 nm。厚度相关的测量的面内和面外的铁磁共振使我们能够量化的两个磁振子散射的影响，以及表面各向异性和饱和磁化强度。我们实现了有效的阻尼系数的$11.1(9) \times 10^{-4}$为5.3 nm的薄膜和$32(3) \times 10^{-4}$为2.8 nm的薄膜，其中的最低值报告的任何绝缘亚铁磁性样品的可比厚度。
2016-09-15 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Valley polarization of trions in monolayer MoSe$_2$ interfaced with bismuth iron garnet
研究了单层 MoSe$_2$ 与铋铁石榴石异质结构中带电激子的圆偏振光致发光，发现其谷极化随温度反转符号，并提出理论模型解释磁化诱导载流子不平衡与谷反转散射机制。
2021-07-01 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Ultrafast phononic switching of magnetization
识别一个有效的途径来改变序参量通过一个微妙的激励耦合的高频模式是该领域的超快相变的最终目标。这是磁学中一个特别有趣的研究方向，其中自旋和晶格激发之间的耦合是磁化反转所必需的。然而，尽管进行了几次尝试，通过声子模式的共振泵浦在磁状态之间切换尚未得到证实。在这里，我们展示了如何在磁性石榴石薄膜的纵向光学声子模式的超快共振激发开关磁化到一个奇特的四极磁畴模式，明确揭示了磁弹性机制的开关。相反，强吸收横声子模的激发只产生热退磁效应。
2020-10-26 cond-mat.mtrl-sci
Single-crystal epitaxial europium iron garnet films with strain-induced perpendicular magnetic anisotropy: structural, strain, magnetic, and spin transport properties
采用离轴溅射法在钆镓石榴石（GGG）（100）衬底上应变外延生长的铕铁石榴石（EuIG）单晶薄膜具有应变诱导的垂直磁各向异性（PMA）。通过改变溅射条件，我们已经调整了铕/铁（Eu/Fe）的组成比的薄膜，以定制的薄膜应变。该膜表现出非常光滑，无颗粒的表面与使用原子力显微镜观察到的粗糙度低至0.1 nm。高分辨率的X射线衍射分析和倒易空间图显示了面内外延膜生长，非常光滑的膜/衬底界面，具有在摇摆曲线扫描中的0.012 $^{\circ}$的小的半峰全宽的优异的膜结晶度，以及没有松弛的面内压缩应变。此外，球面像差校正的扫描透射电子显微镜显示的EuIG膜和GGG之间的原子突变界面。通过振动样品磁强计测量的方形面外磁化场磁滞回线与角度依赖性X射线磁二向色性测量相结合，证明了薄膜中的PMA。我们已经定制了EuIG薄膜的磁性能，包括饱和磁化强度范围从71.91到124.51 emu/c. c。（随（Eu/Fe）比增加），矫顽场从27 Oe增加到157.64 Oe，PMA场强度（$H_\bot$）从4.21 kOe增加到18.87 kOe，面内压应变从-0.774%增加到-1.044%.我们还研究了Pt/EuIG双层结构中的自旋输运，计算了自旋混合电导的实部为$3.48\times10^{14} Ω^{-1}m^{-2}$。我们证明了电流诱导的磁化翻转与低临界开关电流密度$3.5\times10…
2022-01-11 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
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
Room- and low-temperature magnetic parameters of Y$_3$AlFe$_4$O$_{12}$ garnets
该研究测量了宽温区下Y₃AlFe₄O₁₂石榴石的多项磁参数，明确其温度变化规律，为调控YIG基材料磁性能用于技术应用提供依据。
2024-10-08 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Magnetic and structural properties of epitaxial Er-substituted yttrium iron garnet films grown by pulsed laser deposition
本文研究了脉冲激光沉积生长的Er:YIG外延薄膜的结构与磁性，发现低Er含量薄膜在保持YIG低阻尼特性的同时引入电信波段光学功能，为混合量子磁子学与微波-光转换提供了可行平台。
2025-11-09 cond-mat.mtrl-sci quant-ph
Coherent control of photomagnetic back-switching by double-pump laser pulses
本文在纯立方磁晶对称铁石榴石薄膜中，利用双泵浦激光脉冲实现了不依赖初始状态的光磁反向切换，可等效为XOR逻辑运算，频率高达50 GHz。
2023-11-29 cond-mat.mtrl-sci
Ill-Behaved Convergence of a Model of the Gd3Ga5O12 Garnet Antiferromagnet with Truncated Magnetic Dipole-Dipole Interactions
以前的研究已经发现，计算认为远程磁偶极相互作用截断在一个有限的截止距离Rc预测假的（非物理的）远程有序相伊辛和海森堡系统的烧绿石晶格。在本文中，我们表明，类似于这两种情况下，使用截断偶极相互作用模型的Gd 3Ga 5 O 12石榴石反铁磁体的计算也预测非物理相位与无公度有序波矢量q_ord是非常敏感的偶极截止距离Rc。
2006-11-20 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.stat-mech
Coupled spin dynamics in epitaxial trilayer heterostructures of ferrimagnetic garnet
Massachusetts Institute of Technology（麻省理工学院）；Politecnico di Milano（米兰理工大学）；Northeastern University（东北大学）；Brno University of Technology（布尔诺理工大学）；Heriot-Watt University（赫瑞瓦特大学）
研究YIG/YIAG/YIG三层膜中通过偶极相互作用耦合的混合磁振子模式，结合FMR和μ-BLS测量与解析模型和微磁模拟，揭示低阻尼相干自旋动力学。
2026-06-17 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Emergence of a spin Hall topological Hall effect in the non-collinear phase of the ferrimagnetic insulator terbium-iron garnet
Institute of Physics, Johannes Gutenberg University Mainz（美因茨约翰内斯·古腾堡大学物理研究所）；Ernst Ruska-Centre for Microscopy and Spectroscopy with Electrons (ER-C-1), Forschungszentrum Jülich GmbH（于利希研究中心格恩斯特·鲁斯卡电子显微与光谱中心（ER-C-1））；Center for Quantum Spintronics, Department of Physics, Norwegian University of Science and Technology（挪威科技大学量子自旋电子学中心）
研究揭示了在铁磁绝缘体铽-铁石榴石的非列线相中，非列线多域态与旋磁拓扑霍尔效应信号的出现和消失之间的关联，表明了拓扑非平凡贡献对霍尔响应的影响。
2026-02-12 cond-mat.mtrl-sci
Lattice-Geometry Effects in Garnet Solid Electrolytes: A Lattice-Gas Monte Carlo Simulation Study
固体电解质中的离子传输通常可以近似为离子在不同的晶格位点之间执行一系列跳跃。如果这些跳跃是不相关的，定量关系可以推导出连接微观跳跃率宏观输运系数。在非稀浓度的跳跃频率，扩散系数和离子电导率之间的关系偏离随机游走的情况下，这种偏差量化的单粒子和集体相关因子，$f$和$f_\mathrm{I}$。这些因素因材料而异，并取决于移动粒子的浓度，相互作用的性质和主体晶格几何形状。在这里，我们使用格子气蒙特卡罗模拟来研究石榴石晶格的这些相关效应。我们发现，对于非相互作用的粒子（体积排阻）的单粒子相关效应比任何以前研究的三维晶格更显着。这归因于二坐标晶格位点的存在，其导致典型的三维和一维晶格之间的中间相关效应。包括最近邻排斥和现场能量产生更复杂的单粒子相关性，并介绍集体相关性。我们预测特别强的相关效应在$x_\mathrm{Li}=3$（从网站能量）和$x_\mathrm{Li}=6$（从最近邻排斥）。这两种效应都是移动粒子有序化的结果。使用这些模拟数据，我们考虑调整移动离子的化学计量，以最大限度地提高离子电导率，并表明，“最佳”的组合物是高度敏感的微观相互作用的精确性质和强度。最后，我们讨论了锂石榴石和其他固体电解质的背景下，这些结果的实际意义。
2017-10-06 cond-mat.mtrl-sci
Coherent Magnetism and Spin-Orbit Interaction in Garnet Films Probed with Femtosecond Magneto-Optical Four Wave Mixing
本文报道了在飞秒激光脉冲激发下石榴石薄膜中自旋态的退相。结果表明，利用外加静磁场可以有效地产生和控制磁光四波混频信号。两个或三个飞秒脉冲的自衍射允许我们独立地确定相干响应时间（$T_2$ <50 fs）和发生在几个步骤中的布居弛豫。在激光诱导的退磁之后，自旋-晶格弛豫是主要机制（$T_{1,spin-lat}$ <1.35 ps），并且磁化的旋进发生在稍后的时间（$T_{1,prec}$ <150 ps）。考虑到自旋的基本相对论量子动力学，用多能级类氢系统模拟自旋态的相干响应。我们的实验方法是通用的，并开辟了研究有序磁系统中的量子磁性在信息和通信技术中的应用。
2013-11-01 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Ultrafast inhomogeneous magnetization dynamics analyzed by interface-sensitive nonlinear magneto-optics
我们分析了激光诱导的超快，空间不均匀的磁化外延Co/Cu（001）薄膜在0.4-10 nm的厚度范围内的动力学与时间分辨磁化诱导的二次谐波产生，探测飞秒自旋动力学在真空/Co和Co/Cu界面。这两种贡献的干扰使得整个信号对两个界面之间的瞬态磁化重分布的差异（即铁磁膜中的超快磁化分布）特别敏感。我们发现，在膜的厚度高达3 nm的表面处的更强的退磁，因为膜的厚度小于介导退磁的自旋电流的有效平均自由程，即，多数载流子和少数载流子的平均自由程之间的差。对于大于3 nm的膜厚度，磁化曲线反转，因为大多数自旋可以逃逸到导电基板仅从界面附近的区域。
2016-08-12 cond-mat.mtrl-sci
Imaging Magnetization Structure and Dynamics in Ultrathin YIG/Pt Bilayers with High Sensitivity Using the Time-Resolved Longitudinal Spin Seebeck Effect
我们展示了一种仪器的时间分辨磁成像，是高度敏感的面内磁化状态和动态的薄膜双层的钇铁石榴石（Y3 Fe 5 O 12，YIG）/Pt：时间分辨纵向自旋Seebeck（TRLSSE）效应显微镜。我们通过聚焦皮秒激光来检测YIG内的局部面内磁取向，以通过自旋Seebeck效应从YIG产生热驱动的自旋电流到Pt中，然后使用Pt中的逆自旋霍尔效应将该自旋电流转换为输出电压。为了建立TRLSSE的时间分辨率，我们表明，图案化的YIG（20 nm）/Pt（6 nm）/Ru（2 nm）线的脉冲光加热产生小于100 ps的磁化相关的电压脉冲。我们证明TRLSSE显微镜图像静态磁结构和千兆赫兹频率的磁共振动力学与亚微米的空间分辨率和磁取向低于0.3 $^{\circ}/\sqrt{\text{Hz}}$的灵敏度在YIG。
2017-01-18 cond-mat.mtrl-sci
Non-reciprocal coherent all-optical switching between magnetic multi-states
本研究通过实验与计算揭示了石榴石中超快光磁开关的磁化非互易运动特性，发现开关轨迹受光磁转矩与磁各向异性共同调控，为节能磁化开关设计提供了新方向。
2023-08-24 cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Control of magnetization dynamics by substrate orientation in YIG thin films
采用脉冲激光沉积（PLD）技术在（100）和（111）晶向的钆镓石榴石（GGG）单晶衬底上原位生长了钇铁石榴石（YIG）和铋（Bi）掺杂的YIG（Bi 0.1Y2.9Fe5O 12，BYG）薄膜。当Bi-YIG薄膜的取向从（100）转变为（111）时，由于Bi 3+离子在晶格中的十二面体位置的取向依赖性分布，晶格常数从12.384 μ m提高到12.401 μ m。原子力显微镜（AFM）图像显示Bi-YIG（111）中具有粗糙度为0.308 nm的光滑膜表面。基片取向的改变导致吉尔伯特阻尼的改变，从而引起铁磁共振（FMR）线宽的增强。对于YIG（100）取向的薄膜和Bi-YIG（111）取向的薄膜，吉尔伯特阻尼的最佳值分别为（0.54）× 10 ~（-4）和（6.27）× 10 ~（-4）。还进行了Hr的角度变化测量，其示出了（100）生长膜中的谐振场的四重对称性。此外，有效磁化强度（4πMeff）和非本征线宽（Δ H 0）的值与衬底取向有关。因此，PLD生长可以帮助单晶YIG和BYG薄膜具有完美的界面，可以用于自旋电子学和相关器件应用。
2021-09-13 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.other
Strain-Tuned Magnetic Anisotropy in Sputtered Thulium Iron Garnet Ultrathin Films and TIG/Au/TIG Valve Structures
通过控制应变来定义亚铁磁绝缘体膜中的面内或面外易轴的磁各向异性，同时保持高质量的表面，对于自旋电子学和磁振子应用是期望的。我们研究的方法来调整非晶溅射的铥铁石榴石（TIG）薄膜的各向异性，从而定制其磁性能的厚度（7.5至60 nm），基板的选择（GGG和SGGG），和结晶过程。我们将形态和结构特性与生长后退火薄膜的磁各向异性关联起来。在600 °C下退火的30 nm厚的膜显示出有利于面内磁各向异性（IPMA）的压缩应变，而在800 °C以上退火的膜处于导致垂直磁各向异性（PMA）的拉伸应变下。空气退火的薄膜呈现出高度的结晶度和接近体值的磁化饱和度。这些结果导致三层TIG/Au/TIG的成功制造，与TIG层之间的耦合取决于Au的厚度。这些结果将有助于使用TIG来创建各种原位清洁的混合结构的基本界面交换的研究，并朝着复杂的设备的发展。此外，溅射技术是有利的，因为它可以容易地按比例放大用于工业应用。
2020-09-22 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Magnon-mediated spin currents in Tm3Fe5O12/Pt with perpendicular magnetic anisotropy
磁绝缘体（MI）石榴石薄膜具有强的垂直磁各向异性（PMA），其磁振子所携带的纯自旋电流的控制是自旋电子学技术的一个重要研究方向，因为它们可以用来携带、传输和处理信息。具有PMA的石榴石膜呈现迷宫畴磁性结构，其丰富了磁化动力学，并且可以用于更有效的基于波的逻辑和存储器计算设备。在MI/NM双层中，其中NM是提供强自旋-轨道耦合的普通金属，PMA通过降低所需电流并使过程更快而有益于自旋-轨道力矩（SOT）驱动的磁化的切换，这对于开发磁性随机存取存储器（SOT-MRAM）至关重要。在这项工作中，我们通过铁磁共振测量研究了含PMA的铥铁石榴石（TIG）薄膜中的磁各向异性，然后在微波和热流驱动下激发和检测TIG/Pt中的磁振子介导的纯自旋电流。在300 K和9.5 GHz下，TIG薄膜的吉尔伯特阻尼常数α~0.01，谐振场大于3.5 kOe，半线宽大于60 Oe。通过TIG/Pt的自旋-电荷电流转换被观察为在Pt膜的边缘处产生的微电压。得到的自旋Seebeck系数为0.54 μV/K，也证实了高的界面自旋透明性。
2020-09-22 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Ultrathin bismuth-yttrium iron garnet films with tunable magnetic anisotropy
ETH Zurich（苏黎世联邦理工学院）；Université Grenoble Alpes, CNRS, Institut Néel（格勒诺布尔阿尔卑斯大学，法国国家科学研究中心，内耳研究所）；Kyoto University（京都大学）；University of Konstanz（康斯坦茨大学）；Instituto de Nanociencia y Materiales de Aragón, CSIC（阿拉贡纳米科学与材料研究所，西班牙国家研究委员会）；Universidad de Zaragoza（萨拉戈萨大学）
通过调节应变和沉积参数，实现超薄BiYIG薄膜的磁各向异性调控，适用于磁性器件和自旋轨道电子器件。
2026-01-13 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Model of the low temperature magnetic phases of gadolinium gallium garnet
本文研究了零温下钆镓石榴石在外加磁场中的磁行为。对于高场，钆离子的经典自旋模型预测在最小重复单元格的水平上是周期性的自旋配置。通过截断的Holstein-Primakoff变换，轴由经典自旋组态定义的模型的量子版本进行处理，并计算磁振子激发带。该模型预测在$1.9$ - $2.1\mathrm{T}$，敏感的方向所施加的领域，这是由一个或多个磁振子模式成为软场减少的领域范围内的过渡。一般来说，软模发生在无公度波矢处，因此打破了跃迁下方自旋构型的周期性。一个例外发生时，该领域与一个主晶轴对齐，在这种情况下的自旋配置的周期性被发现保持在一个更大的晶体立方细胞，甚至低于过渡。这个简单的情况下进行了更详细的研究。与现有的实验数据进行了比较，并提出了进一步的实验测试的模型。
2021-09-13 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
High Saturation Magnetization, Low Coercivity and Fine YIG Nanoparticles Prepared by Modifying Co-Precipitation Method
纳米粒子以其独特的性质最近引起了研究人员的极大关注[1-3]钇铁石榴石磁性纳米粒子（YIG-NPs）是在微波、自旋电子学、磁振子学和磁光器件中具有新应用的有前途的材料。然而，获得稳定和显著的磁性YIG-NP一直是一个巨大的挑战。本文报道了用改进的共沉淀法合成YIG-NPs。最终产品的结构和磁性进行了比较，由柠檬酸盐-硝酸盐（CN）的方法制备的材料。与CN法相比，MCP法合成的产物结晶度和粒径较小。对于两组样品使用相对较低的退火温度（~700 °C），通过MCP方法制备的最终YIG样品显示出比通过CN方法制备的样品更高的结构纯度。与CN制备的YIG样品（16.43 emu/g和44.95 Oe）相比，MCP制备的YIG样品具有更高的饱和磁化强度（Ms）（23.23 emu/g，36和30.1 Oe）和更低的矫顽力（Hc）。在80-600 K范围内的不同温度下，由一组Ms测量确定的MCP YIG样品的居里温度测量为569 °C。这些发现导致YIG-NP的合成（合成方法）质量的显著改善。
2018-11-29 cond-mat.mtrl-sci
Influence of interface condition on spin-Seebeck effects
研究了Pt/YIG双层膜系统的纵向自旋Seebeck效应。由LSSE引起的电压的大小被发现是敏感的Pt/YIG界面条件。我们观察到大的LSSE电压在Pt/YIG系统具有较好的结晶界面，而电压急剧衰减时，在界面处引入非晶层人工。
2014-10-07 cond-mat.mtrl-sci
Coherent long-range transfer of angular momentum between magnon Kittel modes by phonons
我们报告的铁磁共振的电绝缘磁性双层的正常配置的两个钇铁石榴石（YIG）薄膜外延生长在两侧的0.5毫米厚的钆镓石榴石（GGG）板。观察到的干涉图案，它被解释为强耦合的两个YIG层的磁化动力学的相位或相位由站立的横向声波，这是通过磁弹性相互作用激发。这种通过圆极化声子在宏观距离上通过介电材料对角动量进行的相干调解对于未来的信息技术可能是有用的。
2020-03-12 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Pulse-assisted magnetization switching in magnetic nanowires at picosecond and nanosecond timescales with low energy
详细了解磁性纳米材料中的自旋动力学对于开发超快、低能和高密度自旋电子逻辑和存储器是必要的。在这里，我们开发的微磁模型和解析解，阐明增加阻尼和单轴各向异性的磁场脉冲辅助开关时间，能量和场的要求与垂直磁各向异性和钇铁石榴石类自旋输运性质的纳米线的效果。纳米线最初使用外部磁场脉冲（写入）和自弛豫来磁化。接下来，磁矩表现出确定性的开关后，接收2.5 ns长的外部磁脉冲在两个垂直极性。有利的阻尼（α~0.1-0.5）和各向异性能（10^4-10^5 J·m^-3）允许低至皮秒的磁化转换时间。利用自旋进动不稳定性，观察到磁场低于磁化强度的磁化反转。在开关速率、能量成本和所需的外部场之间出现了竞争或纳米磁性三元困境。开发具有优化阻尼和有效各向异性的磁性纳米线可以在室温下将开关势垒降低到3163 kBT。因此，纳米磁体中的脉冲辅助皮秒和低能量开关可以实现超快纳米磁性逻辑和元胞自动机。
2020-04-25 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Current-induced switching of YIG/Pt bilayers with in-plane magnetization due to Oersted fields
我们报告的开关的面内磁化的薄钇铁石榴石（YIG）/Pt双层膜的电流感应。开关或者是场感应的并由直流电流辅助，或者是电流感应的并由静态磁场辅助。在低至$10^5$ ~A/cm $^{2}$的电流密度和$\sim 40$ ~ $μ$ T的磁场下发生磁化反转，比铁磁金属小两个数量级，与YIG层的弱单轴各向异性一致。我们使用自旋霍尔磁阻的横向分量来感测YIG的磁性取向，同时扫描电流。我们的测量和模拟表明，电流感应的有效字段负责切换是由于奥斯特场所产生的电流在Pt层中流动，而不是由自旋轨道扭矩，和开关效率的影响由磁畴的钉扎。
2019-04-23 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Sublattice spin reversal and field induced $Fe^{3+}$ spin-canting across the magnetic compensation temperature in $Y_{1.5}Gd_{1.5}Fe_{5}O_{12}$ rare-earth iron garnet
本研究利用穆斯堡尔谱和XMCD证实YGdIG中跨磁补偿温度的Fe³⁺与Gd³⁺亚晶格自旋反转及场诱导Fe³⁺自旋倾斜，实现单边分析提取双亚晶格信息，结果与体磁化数据吻合。
2021-09-13 cond-mat.mtrl-sci
