Gadolinium Iron Garnet as a Solid State Material for an Electron Electric Dipole Moment Search
研究了基于钆铁石榴石（GdIG）的固体电偶极矩（EDM）实验的可能性。GdIG似乎表现出超顺磁性，并且与诸如钆镓石榴石的简单顺磁性系统相比，这种效应可以用于在相对高的温度下增强电场诱导的EDM信号。基于GdIG的实验的灵敏度可能足够大，与现有的电子EDM极限相比，可以在4 K的适度温度下获得超过三个数量级的改进，假设超顺磁效应在该温度下不被抑制，并且自旋弛豫时间保持足够快。
2007-03-16 cond-mat.mtrl-sci hep-ex physics.atom-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
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
Absence of magnetic ordering and field induced phase diagram in the Gadolinium Aluminium garnet
自旋液体相对于小扰动的鲁棒性，以及通过竞争磁相互作用之间的平衡的轻微变化可以解除磁挫折的方式仍然是一个丰富而开放的问题。我们通过对钆铝石榴石Gd $_3$ Al $_5$ O $_{12}$的研究来解决这个问题，这是一种与广泛研究的Gd $_3$ Ga $_5$ O $_{12}$相关的化合物。我们报告在非常低的温度下的磁性。我们发现，尽管在约300 mK的冻结，没有磁性转变，观察到，表明存在的自旋液体状态下降到最低温度类似于Gd $_3$ Ga $_5$ O $_{12}$，尽管交换和偶极相互作用之间的比例较大。最后，作为场和温度的函数的相图强烈地让人想起Gd $_3$ Ga $_5$ O $_{12}$中报道的相图。这项研究揭示了强大的性质的自旋液相Gd离子的石榴石晶格上的Gd离子的烧绿石晶格上的轻微扰动驱动的化合物的磁有序状态的范围内形成鲜明对比。
2018-01-09 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
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
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
Magnon mediated spin pumping by coupled ferrimagnetic garnets heterostructure
本研究通过耦合亚铁磁YIG/TmIG双层膜与重金属Pt，利用逆自旋霍尔效应实现自旋泵浦，发现界面交换耦合增强泵浦电压，为磁振子器件提供新途径。
2024-02-06 cond-mat.mtrl-sci
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
Electric Field Induced Transformation of Magnetic Domain Structure in Magnetoelectric Iron Garnet Films
在外延铁石榴石薄膜中观察到室温磁电效应，表现为电场诱导的磁畴壁运动。研究了在不同晶向的钆镓石榴石衬底上生长的薄膜。在（210）和（110）膜中观察到这种效应，而在（111）膜中没有观察到这种效应。在400 V电压脉冲中对畴壁运动的动态观察给出了在30-50 m/s范围内的畴壁速度值。在约50 Oe的磁场脉冲下，获得了相同的速度。
2008-06-04 cond-mat.mtrl-sci
Faraday rotation and sensitivity of (100) bismuth-substituted ferrite garnet films
研究了在（100）取向钆镓石榴石衬底上液相外延生长的面内磁化铋取代铁氧体石榴石薄膜的法拉第旋转。法拉第光谱测量的光子能量在1.7 - 2.6 eV之间。为了解释光谱，我们使用基于两个电偶极跃迁的模型，一个四面体和一个八面体。在2.3eV处测得了法拉第旋转灵敏度，与理论计算值吻合较好。特别地，我们发现灵敏度随铋含量线性增加，随镓含量非线性增加。
2002-02-17 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
Ultra-low damping in lift-off structured yttrium iron garnet thin films
我们表明，使用无掩模光刻和剥离技术，图案化的钇铁石榴石薄膜具有超低吉尔伯特阻尼可以完成。采用脉冲激光沉积法在（001）取向的钆镓石榴石上生长了70 nm厚的薄膜，薄膜具有高的结晶质量、低的表面粗糙度和127 emu/cm ~ 3的有效磁化强度。吉尔伯特阻尼参数低至5x 10 -4。所获得的结构具有明确的尖锐的边缘，连同良好的结构和磁膜性能铺平了道路，在制造高品质的磁振子电路和氧化物为基础的自旋电子器件。
2019-02-12 cond-mat.mtrl-sci
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
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
Effect of Substrate on Spin-Wave Propagation Properties in Ferrimagnetic Thulium Iron Garnet Thin Films
本文研究了GGG和sGGG衬底对TmIG薄膜自旋波传播特性的影响，发现GGG上薄膜支持非互易静磁表面自旋波传播至80 μm，而sGGG上薄膜支持互易前向体自旋波传播至32 μm，为自旋波功能器件设计提供了依据。
2024-10-22 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
A review of modelling in ferrimagnetic spintronics
在这篇综述中，我们介绍了计算机建模和模拟技术，用于亚铁磁材料。我们专注于模型的热效应占，原子自旋动力学和有限温度macrospin方法。本文综述了自旋电子学领域中两种最常用的亚铁磁体模型--金属玻璃GdFeCo和磁性绝缘体钇铁石榴石的文献。我们看看如何通用模型和材料的具体模型已被应用到预测和理解自旋电子学实验，专注于超快磁化动力学，自旋电子学和磁纹理动力学领域，并给出了一个展望亚铁磁自旋电子学建模。
2021-02-22 cond-mat.mtrl-sci
Predicting New Iron Garnet Thin Films with Perpendicular Magnetic Anisotropy
垂直磁各向异性（PMA）是自旋电子学应用的必要条件，如自旋轨道转矩开关、逻辑和存储器件。在室温下具有低吉尔伯特阻尼的一类重要的磁性绝缘体是铁石榴石，其仅具有少数PMA类型，例如铽和钐铁石榴石。更多和稳定的PMA石榴石的选择是必要的，研究人员能够研究新的自旋电子现象。在这项研究中，我们预测20个新的基板/磁性铁石榴石薄膜对在室温下稳定的PMA。利用形状、磁弹性和磁晶各向异性项计算了10种不同石榴石薄膜与5种不同市售石榴石衬底晶格匹配的有效各向异性能。应变类型，拉伸或压缩取决于衬底的选择，以及石榴石的磁致伸缩常数的符号和大小决定了石榴石薄膜是否具有PMA。我们显示的条件，其中钐，钆，铽，钬，镝和钍石榴石可能具有PMA的调查石榴石衬底类型。获得低阻尼石榴石薄膜的准则。具有可调饱和磁矩和磁场的新型PMA石榴石薄膜可以改善自旋-轨道矩存储器和补偿磁振薄膜器件。
2019-05-30 cond-mat.mtrl-sci
Effective rectification of THz electromagnetic fields in a ferrimagnetic iron garnet
本研究发现单周期太赫兹电磁场可有效激发亚铁磁Tm₃Fe₅O₁₂中的GHz自旋共振，用非线性太赫兹逆科顿-穆顿效应解释该现象，经理论模型验证，并提出其量子力学机制为Tm³⁺的f-f电子跃迁对太赫兹光子的受激拉曼散射。
2023-05-04 cond-mat.mtrl-sci physics.optics
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
Electronic structure and finite temperature magnetism of yttrium iron garnet
钇铁石榴石是一种复杂的铁磁绝缘体，具有20个磁振子模，广泛用于磁化动力学的基础实验研究。作为一种过渡金属氧化物，具有中等的间隙（2.8 eV），钇铁石榴石需要仔细处理的电子相关。我们应用准粒子自洽GW来提供电子结构和由此产生的磁性的完全从头算描述，包括磁交换相互作用的海森堡模型的参数化。随后的自旋动力学模型与量子统计扩展我们的描述磁振子谱和热力学性质，如居里温度，发现有利的协议与实验测量。这项工作提供了一个快照的国家的最先进的建模复杂的磁性绝缘体。
2020-09-30 cond-mat.mtrl-sci
Low-temperature nanoscale heat transport in a gadolinium iron garnet heterostructure probed by ultrafast x-ray diffraction
利用时间分辨X射线衍射技术研究了Pt/Gd 3Fe 5 O 12//Gd 3Ga 5 O 12金属/氧化物异质结的低温热输运性质。脉冲飞秒光信号在Pt层中产生快速的温度上升，随后热传输到Gd 3Fe 5 O 12（GdIG）薄膜和Gd 3Ga 5 O 12（GGG）衬底中。使用基于加速器的飞秒X射线源跟踪来自GdIG层的X射线衍射的时间依赖性。超快衍射测量探测GdIG（1 - 1 2）X射线反射在掠入射X射线衍射几何结构中的强度。的衍射X射线强度的变化与模型，包括热传输和GdIG晶格参数的温度依赖性的比较允许的Pt/GdIG和GdIG//GGG接口的热导率被确定。GdIG层的低温热膨胀性质的互补同步加速器X射线衍射研究提供了GdIG晶格参数的温度依赖性的精确校准。从时间分辨衍射研究确定的Pt/GdIG和GdIG//GGG接口的界面热导是相同的数量级的金属/氧化物和外延介电界面的先前报告。Pt/GdIG//GGG异质结构的热参数将有助于热传输器件和纳米结构的设计和实现。
2022-07-28 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Sputtered terbium iron garnet films with perpendicular magnetic anisotropy for spintronic applications
我们报道了磁控溅射法制备的外延铽铁石榴石（TbIG）薄膜的结构、磁性和界面自旋输运性质。通过在高温下或在室温下在钆镓石榴石（GGG）衬底上生长膜，然后在两种情况下均高于750 °C进行热退火，来实现高结晶度。该薄膜显示出由压缩应变引起的大的垂直磁各向异性（PMA），并且通过生长条件或衬底晶格参数的选择来调节结构和磁性。利用Pt/TbIG异质结的温度相关反常霍尔效应（AHE）测量了TbIG薄膜的亚铁磁补偿温度（TM）。在所研究的膜中，发现TM在190-225 K之间，即，X射线光电子能谱学测量表明，该温度比体相温度低约25-60 K，这是由于石榴石晶格中Tb缺陷和氧空位的共同作用。本文报道的溅射TbIG薄膜具有大的PMA和高度可调的性能，可以为广泛的自旋电子学实验和器件应用提供合适的材料平台。
2023-02-07 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
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
Excitation and relaxation dynamics of spin-waves triggered by ultrafast photo-induced demagnetization in a ferrimagnetic insulator
利用时间分辨磁光成像技术研究了面外磁场作用下铁基石榴石薄膜中自旋波的激发和传播动力学。通过相位分辨自旋波层析成像的实验结果和随后的数据分析，揭示了沿样品深度方向的光致退磁（PID）触发的自旋波的激发。此外，PID的快速弛豫伴随着自旋转移，由于自旋波发射被观察到。讨论了石榴石膜中PID的可能情况。最后，我们开发了一个模型的自旋波激发触发PID和解释的磁场依赖于所观察到的自旋波的振幅。
2020-03-11 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph physics.optics
Element-resolved x-ray ferrimagnetic and ferromagnetic resonance spectroscopy
我们报告使用X射线磁圆二色性（XMCD）在千兆赫频率的元素特定的磁共振谱的测量。我们研究了Gd取代钇铁石榴石中Gd和Fe离子的亚铁磁旋进，表明Gd的共振场和线宽与Fe精确一致，直到参数激发的非线性区域。相对于Fe的Gd X射线磁共振信号的相反符号与两种离子物种的动态反铁磁对准一致。此外，我们研究了双层金属膜，Ni $_{80}$ Fe $_{20}$（5 nm）/Ni（50 nm），其中Ni和Ni $_{80}$ Fe $_{20}$的耦合共振模式分别解决，揭示了在各个层的共振场的位移，但没有相互驱动的效果。能量依赖的动态XMCD测量，结合X射线吸收和磁共振光谱。
2008-01-22 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
Interfacial exchange and magnetostatic coupling in a CoFeB/Thulium Iron Garnet heterostructure
Virginia Commonwealth University（弗吉尼亚联邦大学）；National Institute of Standards and Technology（美国国家标准与技术研究院）；Massachusetts Institute of Technology（麻省理工学院）；Georgetown University（乔治城大学）
研究钴铁硼/钍铁石榴石异质结中界面交换耦合与磁静耦合，通过磁学测量和微磁模拟分析不同厚度钴铁硼层对耦合强度的影响，发现其对磁电读出有重要意义。
2026-03-16 cond-mat.mtrl-sci
Systematic Control of Strain-Induced Perpendicular Magnetic Anisotropy in Epitaxial Europium and Terbium Iron Garnets Thin Films
利用脉冲激光沉积法在Gd_3Ga_5 O_（12）衬底上生长了（001）和（111）取向的外延铁磁绝缘体Eu_3Fe_5 O_（12）（EuIG）和Tb_3Fe_5 O_（12）（TbIG）薄膜，研究了应变诱导垂直磁各向异性（PMA）在宽厚度范围内的可调特性.通过测量沉积在石榴石膜上的Pt中的感生反常霍尔环来确定PMA场。由于正的磁致伸缩常数，压缩面内应变诱导的PMA场为32.9 kOe的4 nm厚的EuIG和66.7 kOe的5 nm厚的TbIG在300 K，并作为石榴石膜厚度的增加非常缓慢地松弛。在由Pt和EuIG或Pt和TbIG组成的双层膜中，由Pt中的平方异常霍尔磁滞回线揭示了稳健的PMA，其幅度似乎仅与铁子晶格的净磁矩有关。此外，EuIG和TbIG的磁致伸缩常数分别为2.7 × 10 ~（-5）和1.35 × 10 ~（-5），与块体晶体的磁致伸缩常数相当。我们的研究结果表明，通过利用调制应变通过外延生长定制稀土铁石榴石的磁各向异性的一般方法。
2018-12-31 cond-mat.mtrl-sci
First and second order magnetic anisotropy and damping of europium iron garnet under high strain
本研究通过脉冲激光沉积制备不同应变的外延EuIG薄膜，发现其磁各向异性含线性应变依赖的一阶项与二次应变依赖的二阶项，且Gilbert阻尼基本恒定，为自旋电子材料研发提供指导。
2021-11-30 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
Identifying the origin of the non-monotonic thickness dependence of spin-orbit torques and interfacial Dzyaloshinskii-Moriya interaction in a ferrimagnetic insulator heterostructure
通过自旋轨道力矩（SOTs）对磁性进行电操纵有望实现高效的自旋电子器件。在磁性绝缘体和重金属组成的系统中，SOT直到最近才开始研究，特别是在具有界面Dzyaloshinskiii-Moriya相互作用（iiiT）的系统中。在这里，我们定量地研究了一系列的钆镓石榴石（GGG）/铥铁石榴石（TmIG）/铂（Pt）异质结的SOT效率和iT与不同的TmIG和Pt的厚度。我们发现，作为磁性层厚度的函数的非单调SOT效率是不一致的1/厚度依赖性预期从一个简单的界面SOT机制。此外，考虑到TmIG的绝缘性质，我们的结果不能解释的SOT机制建立的金属磁体的横向电荷自旋电流可以注入和退相的磁性层。相反，我们可以解释这种非单调行为的模型的基础上的界面自旋混合电导的厚度相关的交换分裂能量的影响，通过确定的相位差的反射自旋上和自旋下的电子在TmIG / Pt界面。通过研究Pt厚度对GGG / TmIG / Pt系统的影响，发现GGG / TmIG / Pt系统的有效载流子浓度与Pt厚度无关，表明GGG / TmIG界面是该系统的载流子浓度源。我们的工作表明，SOT和SOT可以来自两个不同的接口，这使得独立优化的SOT和SOT的先进手性自旋电子学与低阻尼磁绝缘体。
2020-12-17 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
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
Magnetic Structures and Spin-wave Excitations in Rare-Earth Iron Garnets near the Compensation Temperature
本文提出一个描述稀土铁石榴石磁伞态的简单模型，在线性自旋波理论和平均场框架下计算自旋波激发，揭示稀土晶体场模式与铁磁矩传播模式的杂化行为及手性变化，为估算REIG中自旋流产生提供依据。
2023-04-21 cond-mat.mtrl-sci
Enhancement of thermal spin pumping by orbital angular momentum of rare earth iron garnet
在铁磁和非磁性金属的双层中，自旋泵浦可以由热梯度产生。自旋电流的产生取决于界面的自旋混合电导和铁磁层的磁性。稀土铁石榴石由于其低的本征阻尼，常被用作自旋塞贝克实验中的铁磁层。然而，它实际上是一个反铁磁耦合磁晶格的亚铁磁，稀土铁石榴石的稀土磁晶格对热自旋泵浦的贡献还不是很清楚。在这里，我们专注于镧系元素的磁性的影响，并表明，稀土铁石榴石的轨道角动量增强热自旋电流产生的镧系元素取代的钇铁石榴石。
2022-03-22 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.stat-mech
Interfacial Dzyaloshinskii-Moriya interaction and chiral magnetic textures in a ferrimagnetic insulator
重金属和铁磁金属多层膜中的界面Dzyaloshinskiii-Moriya相互作用（Dzyaloshinskiii-Moriya interaction，Dzyaloshinski-Moriya interaction）使得新型手性自旋结构（如Skyrmions）能够稳定化。另一方面，磁性绝缘体可以表现出增强的动力学和性能，例如较低的磁阻尼，因此，将界面阻尼所实现的性能与绝缘系统相结合是有意义的。在这里，我们证明了存在的界面的异质结构，包括绝缘磁性层。我们使用的双层垂直磁化绝缘的铥铁石榴石（TmIG）和重金属铂，并发现一个令人惊讶的强大的界面，结合自旋轨道扭矩的结果，在有效的开关。通过厚度依赖性测量的界面的起源被确认，揭示了特征1/厚度依赖性与一个数量级的衰减长度相比，金属层。我们结合手性自旋结构和自旋-轨道转矩的有效切换和识别skyrmions，使我们能够建立GGG/TmIG接口的起源的prone。
2019-11-06 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
Low-temperature-compatible iron garnet films grown by liquid phase epitaxy
本研究采用液相外延在抗磁性YSGG衬底上生长YIG薄膜，在3 K下实现低于1 mT的铁磁共振线宽，为低温磁子器件提供低损耗材料方案。
2025-09-07 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
An integrated approach to doped thin films with strain tunable magnetic anisotropy: Powder synthesis, target preparation and pulsed laser deposition of Bi:YIG
提出了一种制备具有可调磁各向异性的铁磁绝缘体（Bi掺杂钇铁石榴石）薄膜的合成/加工方法。由于所需的磁性能依赖于可控的厚度和成功的掺杂，我们注意到整个合成/加工过程（纳米粉末合成，纳米晶靶制备和脉冲激光沉积（PLD））。用PLD法在（111）取向的钇铝石榴石上沉积了原子级平坦的薄膜。我们显示了一个显着的增强薄膜中的垂直各向异性，引起的应变诱导各向异性。此外，垂直各向异性是可调的，通过减少膜厚度和在3.5 nm的临界厚度的形状各向异性消除。
2016-07-14 cond-mat.mtrl-sci
Micrometer thick single crystal iron-garnet films on a diamagnetic buffer layer for cryogenic applications
通过抗磁缓冲层实现微米厚单晶YIG薄膜，显著降低损耗，为低温量子计算提供关键材料支持。
2025-11-24 cond-mat.mtrl-sci quant-ph
Unexpected structural and magnetic depth dependence of YIG thin films
我们报告测量钇铁石榴石（YIG）薄膜生长在钆镓石榴石（GGG）和钇铝石榴石（YAG）衬底上，有和没有薄的Pt顶层。我们提供了三个主要的结果：在Pt/YIG界面的界面区域的观察，我们把一个限制的Pt层的感生磁性，并确认在GGG/YIG界面的界面层的存在。极化中子反射仪（PNR）被用来给深度依赖的结构和磁性的这些结构。我们发现，一个薄膜的钇铁石榴石上GGG是最好的描述由三个不同的层：界面层附近的GGG，约5纳米厚和非磁性，磁性体相，和非磁性和成分不同的薄层附近的表面。我们推测，底层，这是独立的膜厚度，是由Gd扩散。顶层在反自旋霍尔效应测量中可能是极其重要的，并且最可能是Y2 O3或非常类似的。在PNR中的任何感应力矩的Pt的磁灵敏度增加的Y2 O3层的存在下，任何时刻被发现是小于0.02 uB/原子。
2017-03-26 cond-mat.mtrl-sci
Role of gallium diffusion in the formation of a magnetically dead layer at Y3Fe5O12 / Gd3Ga5O12 epitaxial interface
本文阐明了用激光分子束外延技术在钆镓石榴石（GGG）衬底上生长的钇铁石榴石（YIG）薄膜中形成磁死界面层的原因。通过X射线光电子能谱学、二次离子质谱、X射线和中子反射仪进行的成分深度剖析，证明了在YIG / GGG界面处富Ga区的扩散辅助形成。我们的发现是在形成鲜明对比的早期表达的假设，Gd作为一个移民元素在YIG/GGG系统。我们进一步关联的富Ga过渡层的存在下，在薄YIG薄膜的铁磁共振和自旋波传播的相当大的淬火。最后，我们澄清了神秘的低密度覆盖层，经常观察到在中子和X射线反射法研究的YIG / GGG外延系统的起源。
2018-11-07 cond-mat.mtrl-sci
Frequency and power dependence of spin-current emission by spin pumping in a thin film YIG/Pt system
本文研究了亚铁磁绝缘体/正常金属混合系统中自旋电流发射的频率特性。该系统是基于铁磁绝缘薄膜的钇铁石榴石（YIG，200 nm）生长的液相外延（LPE）耦合与正常的金属与强自旋轨道耦合（Pt，15 nm）。YIG层呈现出平面内磁化强度的各向同性行为、小线宽和低于0.4nm的粗糙度。在这里，我们讨论来自自旋电流检测器的电压信号如何取决于频率[0.6 - 7 GHz]、微波功率Pin [1 - 70 mW]和面内静态磁场。在低频下观察到自旋电流发射的强烈增强，显示出非线性现象的出现。
2012-06-29 cond-mat.mtrl-sci
Thermally Driven Long Range Magnon Spin Currents in Yttrium Iron Garnet due to Intrinsic Spin Seebeck Effect
纵向自旋塞贝克效应是指当热量流过正常金属/磁性绝缘体界面时产生自旋电流。直到最近，大多数对自旋塞贝克效应的解释都使用界面温差作为热通量和自旋通量之间的转换机制。然而，最近的理论和实验工作声称，磁振子自旋电流产生的磁绝缘体的体积，即使在没有界面。这就是所谓的内禀自旋塞贝克效应。在这里，通过利用非本地自旋Seebeck几何，我们提供了额外的证据表明，在亚铁磁绝缘体钇铁石榴石（YIG）的总磁振子自旋电流实际上包含两个不同的条款：一个成比例的磁振子化学势（纯磁振子自旋扩散）的梯度，和第二个成比例的磁振子温度梯度（$\nabla T_m$）。我们观察到YIG中磁振子自旋电流的两个特征衰减长度具有明显的温度依赖性：一个与温度无关的衰减长度约为10 $μ$ m，与早期纯（$\nabla T_m = 0$）磁振子自旋扩散的测量结果一致;另一个较长的衰减长度，在250 K附近约为20 $μ$ m，在10 K时超过80 $μ$ m。耦合自旋热输运过程的有限元方法模拟揭示了较长范围的磁振子自旋电流是由于本征自旋Seebeck效应（$\nabla T_m \neq 0$），其长度尺度增加，在较低的温度与我们的实验数据一致。
2017-11-01 cond-mat.mtrl-sci
Barium Hexaferrite Thin Films as a Scalable Magnetic-Insulator Platform for Proximity-Engineered Spintronics
Indian Institute of Science（印度科学学院）；Birla Institute of Technology & Science Pilani - K K Birla Goa Campus（比拉理工学院皮拉尼分校-K K 比尔拉果阿校区）
本研究确立无需应变工程的溅射生长六方钡铁氧体（BaM）薄膜为具有本征垂直各向异性的可扩展磁绝缘体，可用于邻近工程自旋电子学及拓扑异质结构器件。
2026-08-18 cond-mat.mtrl-sci
Enhancing Perpendicular Magnetic Anisotropy in Garnet Ferrimagnet by Interfacing with Few-Layer WTe2
铁磁或亚铁磁（FM）薄膜的磁各向异性设计在自旋电子器件中是至关重要的。改变磁各向异性的一种方法是通过FM薄膜的表面。在这里，我们报告出现的垂直磁各向异性（PMA）引起的界面相互作用在异质结构组成的石榴石亚铁磁体，Y3Fe5O12（YIG），和低对称性，高自旋轨道耦合（SOC）过渡金属二硫属化物，WTe2。同时，我们还观察到在WTe2覆盖的YIG区域中吉尔伯特阻尼的增强。界面诱导PMA和吉尔伯特阻尼增强的幅度都没有观察到的WTe2厚度依赖性下降到单个四层，这表明界面相互作用起着关键作用。WTe 2增强FM薄膜中的PMA的能力，结合其先前报道的产生面外阻尼（如自旋扭矩）的能力，使得其对于磁存储器应用是期望的。
2022-02-06 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Tuning and Suppression of YIG Magnetisation Dynamics via Antiferromagnetic Interface Coupling
本研究通过在YIG薄膜上构建PtMn和GdIG界面，利用反铁磁界面耦合实现了对磁化动力学频率、阻尼和吸收的调控与抑制，为频率滤波器和自旋泵浦等应用提供了新途径。
2025-09-17 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
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
Temperature dependent relaxation of dipole-exchange magnons in yttrium iron garnet films
本文实验研究了20 K至340 K范围内YIG薄膜和块体晶体中磁振子的弛豫行为，发现YIG薄膜在150 K以下磁振子弛豫速率显著增加（最高达340 K参考值的10.5倍），并归因于稀土杂质及GGG衬底自旋耦合。
2017-11-20 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Integration and characterization of micron-sized YIG structures with very low Gilbert damping on arbitrary substrates
我们提出了一种新的工艺，允许转移到几乎任何类型的基板上的单晶钇铁石榴石微结构。该过程是基于最近开发的方法，允许独立的单晶钇铁石榴石桥上的钆镓石榴石的制造。在这里，桥的跨度是从基板上分离的干蚀刻工艺和浸入水溶液。使用滴铸，浸没的YIG片晶可以被转移到所选择的衬底上，在那里结构最终可以被重新附着，从而被集成到复杂的设备或实验几何形状中。使用时间分辨扫描克尔显微镜和电感测量的铁磁共振，我们可以证明，该结构保持其优良的磁性质量。在室温下，我们发现了$μ_0ΔH_{HWHM}\approx 195\,μT$的铁磁共振线宽，我们甚至能够在5 K的温度下感应测量单个微米尺寸的钇铁石榴石片晶上的磁振子谱。该工艺在衬底材料和结构形状方面是灵活的。在未来，这种方法将允许新类型的自旋动力学实验到现在还无法想象。
2020-08-21 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Giant nonlinear Hall effect in a Pt/ferrimagnetic insulator bilayer under Zeeman-exchange frustration
Institut de Ciència de Materials de Barcelona (ICMAB-CSIC)（巴塞罗那材料科学研究所（ICMAB-CSIC））
该研究发现Al取代铽铁石榴石的塞曼-交换阻挫可使相邻Pt层产生巨大非线性霍尔响应，通过实验和模拟确定焦耳热为谐波响应的驱动源，为补偿型铁磁体非线性磁输运提供了新途径。
2026-07-31 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
