A systematic study of the coupling at room temperature between ferromagnetic resonance (FMR) and a planar resonator is presented. The chosen magnetic material is a ferrimagnetic insulator (Yttrium Iron Garnet: YIG) which is positioned on top of a stop band (notch) filter based on a stub line capacitively coupled to a 50 $Ω$ microstrip line resonating at 4.731 GHz. Control of the magnon-photon coupling strength is discussed in terms of the microwave excitation configuration and the YIG thickness from 0.2 to 41 $μ$m. From the latter dependence, we extract a single spin-photon coupling of g$_{0}$/2$π$=162$\pm$6 mHz and a maximum of an effective coupling of 290 MHz.
Strong coupling between quantized magnon modes in a YIG microstucture and microwaves in a superconducting resonator
Institut für Physik, Martin Luther Universität Halle-Wittenberg(马丁·路德哈雷-维滕贝格大学物理研究所);Department of Physics and Astronomy, University of Iowa(爱荷华大学物理与天文学系);Eindhoven University of Technology(埃因霍温理工大学)
Spin Hall magnetoresistance in Pt/YIG bilayers via varying magnon excitation
自旋霍尔磁电阻(SMR)和磁振子激发磁电阻(MMR)都是通过自旋霍尔效应和反自旋霍尔效应在磁性材料中产生的,它们之间总是相互联系的。然而,磁振子激发对SMR的影响往往被忽略,因为MMR可以忽略不计。在这里,我们研究的SMR在Pt/Y3 Fe 5 O 12(YIG)双层膜从5至300 K,其中YIG处理后Ar+离子铣削。经处理器械的SMR小于未经处理器械。根据理论模拟,我们将这一现象归因于磁振子抑制引起的Pt/YIG界面自旋混合电导的降低。我们的实验结果指出,SMR和MMR是相互联系的,前者可以通过磁振子激发调制。我们的发现为分离和阐明潜在机制提供了新的方法。
Tunable magnetically induced transparency spectra in magnon-magnon coupled Y3Fe5O12/permalloy bilayers
混合磁振子系统具有磁致透明(MIT)和Purcell效应等多种特征量子现象,它们被认为对未来的相干量子信息处理非常有用。在这项工作中,我们通过改变磁场方向,实验证明了在Y3 Fe 5 O 12(YIG)/坡莫合金(Py)磁振子-磁振子耦合系统中的可调谐MIT效应。通过对Py和YIG的磁光效应的研究,我们发现了Py的均匀模和YIG的垂直自旋驻波模之间的模式杂化所引起的MIT谱的明显特征。通过改变外部磁场的方向,我们观察到一个可调的耦合强度之间的YIG的自旋波模式和Py的均匀模式,后的应用程序的面外磁场。这一观察结果在理论上解释的Py和YIG磁化下的斜磁场,即使在一个恒定的界面交换耦合的几何考虑。我们的研究结果显示出很高的承诺,调查可调相干现象与混合磁振子平台。
Critical suppression of spin Seebeck effect by magnetic fields
研究了Pt/YPDMATHABMM Fe $_5$ O $_{12}$(YIG)结系统在不同磁场和温度下的纵向自旋塞贝克效应(LSSE)。我们发现,LSSE电压在Pt/YIG板系统被抑制,通过施加高磁场,这种抑制是在低温下的关键增强。在室温附近,Pt/YIG板系统中的场诱导LSSE抑制太大,不能简单地通过考虑磁振子激发中的塞曼能隙的影响来解释。这一结果要求我们将磁振子频率依赖机制引入到LSSE的情形中,低频磁振子对LSSE起主导作用。观察到的磁场依赖性的LSSE电压的变化,通过改变YIG的厚度,这表明由低频磁振子的热自旋转换被抑制在薄的YIG薄膜,由于这种磁振子的长的特征长度。
Evidence for the role of the magnon energy relaxation length in the Spin Seebeck Effect
Pt的自旋Seebeck效应的温度相关数据|YIG(Y $_3$ Fe $_5$ O $_{12}$)|GGG($_3$ $_5$ O $_{12}$)的特性。这种效应被报道为自旋塞贝克电阻率(SSR),逆自旋霍尔场除以热通量,以规避膜内温度梯度的不确定性。SSR是YIG厚度的非单调函数。一个扩散模型的磁振子运输演示了如何这些数据提供证据的存在两个不同的长度尺度的热自旋运输,自旋扩散长度和磁振子能量弛豫长度。
Spatially-Localized Second Harmonic Generation via Spin Wave Concentration in Patterned YIG Structures
Martin-Luther-Universität Halle-Wittenberg(哈勒-维滕贝格马丁路德大学);Interdisziplinäres Zentrum für Materialwissenschaften, Martin-Luther-Universität Halle-Wittenberg(哈勒-维滕贝格马丁路德大学跨学科材料科学中心)
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)
Faculty of Physics, University of Vienna(维也纳大学物理学院);Vienna Doctoral School in Physics, University of Vienna(维也纳大学物理博士学院);INNOVENT e.V. Technologieentwicklung(INNOVENT技术发展有限公司)
Long lifetime of thermally-excited magnons in bulk yttrium iron garnet
自旋电流是由于热流动而在磁性材料中产生的,这种效应称为内禀自旋-塞贝克。这种体玻色子自旋电流由扩散的热磁振子云组成,由磁振子化学势($μ_{m}$)参数化,在钇铁石榴石(YIG)中具有几微米的扩散长度。瞬态光热测量自旋塞贝克效应(SSE)作为温度的函数揭示了$μ_{m}$的时间演化,由于本征SSE在YIG。界面SSE在< 2 ns while the intrinsic SSE signal continues to evolve at times >500 $μ$ s时发展,主导了体YIG中SSE的温度依赖性。利用有限元方法(FEM)将含时SSE数据拟合到一个多温度耦合自旋/热输运模型中,其中磁振子自旋寿命($τ$)和磁振子-声子热化时间($τ_{mp}$)作为拟合参数.从300 K到4 K,$τ_{mp}$的变化范围为1 ~ 10 ns,而$τ$的变化范围为2 ~ 60 $μ$ s,自旋寿命在90 K达到峰值。在低温下,观察到$τ$的减少与铁磁共振测量中报告的杂质弛豫一致。这些结果表明,热磁振子云YIG包含极低频磁振子(~10 GHz)提供光谱洞察微观散射过程中涉及的磁振子自旋/热扩散。
Origin of the thickness-dependent low-temperature enhancement of spin Seebeck effect in YIG films
研究了重金属(HM)/Y3 Fe 5 O 12(YIG)双层膜中纵向自旋Seebeck效应(SSE)随不同磁场强度、不同HM探测材料和YIG厚度(nm ~ mm)的变化.我们证明,这种增强表现出明显的依赖于膜的厚度,更明显的较厚的薄膜和消失的薄膜薄于600 nm。峰值温度取决于所施加的磁场强度以及检测材料和界面,揭示了一个更复杂的行为超出了目前讨论的声子-磁振子耦合机制,只考虑体效应。虽然厚度依赖性和磁场依赖性可以很好地解释的框架中的磁振子驱动的SSE考虑到频率依赖的传播长度的热激发的磁振子在散装材料,SSE的温度依赖性显着影响的界面耦合到相邻的检测层。这表明,以前被忽视的界面效应发挥了关键作用,并在HM中检测到的自旋电流穿过界面,并取决于不同的HM的磁振子频率不同。
Role of Magnon-Magnon Scattering in Magnon Polaron Spin Seebeck Effect
在Y3 Fe 5 O 12(YIG)/Pt异质结中,磁振子的自旋塞贝克效应(SSE)信号随温度的变化而急剧变化.在低温下,它表现为总SSE信号的下降,但随着温度的升高,下降逐渐减小,然后变成峰值。我们将观察到的峰谷跃迁归因于四磁振子散射率的快速上升。我们的分析提供了重要的见解的微观起源的杂交激发和整体的温度依赖性的SSE异常。
Magnetic coupling in Y$_3$Fe$_5$O$_{12}$/Gd$_3$Fe$_5$O$_{12}$ heterostructures
铁磁材料Y $_3$ Fe $_5$ O $_{12}$(YIG)由于其极低的阻尼而成为研究磁振子性质的原型材料。通过用具有净磁矩的其他稀土元素代替钇,我们可以引入额外的自旋自由度。本文研究了脉冲激光外延生长的$_3$ Fe $_5$ O $_{12}$ /$_3$ Fe $_5$ O $_{12}$(YIG/GIG)异质结中的磁耦合。通过体敏磁强计、表面敏自旋Seebeck效应(SSE)和自旋霍尔磁电阻(SMR)测量,我们确定了异质结构的磁化强度随温度和外加磁场的变化规律。YIG和GIG的Fe子晶格之间的铁磁耦合主导了异质结构的整体行为。由于温度依赖的钆矩,可以确定整个双层系统的磁补偿点。随着YIG厚度的增加,由于铁力矩的平行排列,该补偿点向较低温度移动。我们表明,我们可以通过调整各层的厚度来控制异质结构的磁性,为基于耦合磁绝缘体的磁振子器件开辟了一个大的运动场。这些器件可以潜在地控制类似于巨磁阻器件中的电子输运的磁振子输运。