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
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
Excitation of coherent optical phonons in iron garnet by femtosecond laser pulses
利用飞秒泵浦探测技术研究了铁石榴石中相干光学声子的动力学行为。一个现象学的基于量子力学的考虑揭示了太赫兹T2g模式的振荡被激发。通过线偏振泵浦的选择性激发和圆偏振探针的探测证实了脉冲受激拉曼散射（ISRS）是相干声子的驱动力。从ISRS测量获得的实验结果显示出良好的协议与自发拉曼光谱数据，分析考虑声子模式的对称性和相应的激发和检测选择规则。
2019-04-05 cond-mat.mtrl-sci
Thermal spin dynamics of yttrium iron garnet
钇铁石榴石是用于研究纯自旋电流的原型材料。它是一种复杂的材料，在晶胞中有20个磁性原子。几乎所有的理论和实验分析都将这种复杂的材料近似为具有单一自旋波模式的简单铁磁体。我们用原子自旋动力学方法研究了全20模交换自旋波谱的温度演化。我们的研究结果表明，与中子散射实验定量一致的模式的强烈的频率依赖性。我们发现，这是由于与FMR模式相反的手征的光学模式的热占据在净自旋泵浦的减少的原因。
2016-07-12 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
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
Phonon-induced magnetization dynamics in Co-doped iron garnets
本文通过实验与微磁学模拟，研究了铁石榴石中光学声子共振激发驱动的磁化动力学，揭示了激光诱导磁弹性能变化导致磁化进动与切换的机制。
2023-07-04 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
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
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
Sublattice-selective inverse Faraday effect in ferrimagnetic rare-earth iron garnet
本研究通过时间分辨泵浦-探测测量，揭示了亚铁磁稀土铁石榴石中逆法拉第效应具有子晶格选择性，这与反铁磁体中的非选择性作用形成鲜明对比。
2023-12-27 cond-mat.mtrl-sci
Ultrafast Measurements of the Interfacial Spin Seebeck Effect in Au and Rare-Earth Iron Garnet Bilayers
我们研究了金/铁石榴石界面上的皮秒自旋电流响应于超快激光加热的Au膜中的电子。在光加热后的皮秒内，由于金属中的电子和绝缘体中的磁振子之间的界面温度差，会出现界面自旋电流。本文报道了Au与稀土铁石榴石绝缘体（RE $_3$ Fe $_5$ O $_{12}$，其中RE为Y，Eu，Tb，Tm）之间界面纵向自旋Seebeck效应的测量结果。我们使用时域热反射（TDTR）的测量来表征超快光加热的双层的热响应。我们使用时间分辨的磁光克尔效应（TR-MOKE）测量的Au层来测量自旋积累的时间演化的Au膜。我们观察到Au/TmIG之间的自旋Seebeck效应是Au/YIG双层的三倍。Au中的电子与TmIG层中的磁振子之间的界面热导为~3 $\frac{MW}{m^2 K}$。
2021-08-15 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
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
The prospects of nonthermal magnetization switching in near-compensated rare earth iron garnets
Moscow Institute of Physics and Technology（莫斯科物理技术学院）；Russian Quantum Center（俄罗斯量子中心）；Lomonosov Moscow State University（莫斯科国立罗蒙诺索夫大学）；Prokhorov General Physics Institute of the Russian Academy of Sciences（俄罗斯科学院普罗霍洛夫普通物理研究所）
研究通过反法拉第效应探讨了超快磁化切换机制，揭示了非热路径在光磁逻辑和存储器件中的应用潜力。
2026-05-14 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
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
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
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
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
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
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 Properties of Lithium-Containing Rare Earth Garnets Li3RE3Te2O12 (RE = Y, Pr, Nd, Sm-Lu)
本文报道了一系列稀土石榴石Li_3RE_3Te_2O_（12）（RE = Y，La，Pr，Nd，Sm-Lu）的合成、结构描述、变温磁化率和磁场磁化率。Li 3Dy 3 Te 2 O 12的结构是从粉末X射线衍射数据精制。在2 K时，一些成员的场相关磁化饱和9特斯拉。特别感兴趣的进一步研究在这个家庭是Pr，Tb，Dy和Yb石榴石的行为。
2018-06-21 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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
First-principles study of magnon-phonon interactions in gadolinium iron garnet
基于交换常数的第一性原理方法得到了自旋波谱，用声子计算方法计算了声子谱，并提取了磁振子-声子相互作用引起的磁振子谱$Δω$展宽.使用所获得的交换常数，我们重现实验居里温度和补偿温度的自旋模型，使用大都会蒙特卡罗（MC）模拟。在低频区，磁振子-声子色散交叉点的拟合位置与中子非弹性散射实验一致。我们发现YIG中的$Δω$和磁振子波矢$k$具有相似的关系。声自旋波分支的展宽与$k^{2}$成正比，而类YIG声分支和光分支的展宽是常数。在特定的$k$下，$τ_{mp}$的磁振子-声子热化时间分别约为$10^{-9}$ ~s、$10^{-13}$ ~s和$10^{-14}$ ~s.该研究为发展自旋波介导的自旋Seebeck效应的清晰理解提供了具体和有效的信息，并补充了GdIG晶格动力学计算的不足。
2019-12-22 cond-mat.mtrl-sci
Bismuth iron garnet Bi3Fe5O12: a room temperature magnetoelectric material
在室温下用电场控制材料的磁性能的可能性对于现代应用是非常期望的。此外，在单一材料中磁序和电序之间的耦合呈现出广泛的特殊物理性质，例如铋铁石榴石（BIG），可能会导致自旋电子应用领域的巨大进步。特别地，在BIG中磁电（ME）耦合与自旋波的低阻尼的组合可以允许通过磁振子器件中的电场来控制和操纵自旋波。在这里，我们报告的明确观察到的线性磁电耦合在300 K以上的BIG使用铁磁共振技术与电场调制。测得的耦合值是与原型磁电Cr2O3所观察到的。我们的实验结果的基础上，这种线性ME耦合的强度是直接链接到铋离子诱导强自旋轨道耦合的存在下，并出现局部磁不均匀性相关的磁畴结构。BIG中前所未有的磁性，光学和磁电性能的组合预计将引发技术应用和理论研究的重大兴趣。
2017-04-10 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
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
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
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
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
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
Optical determination of the exchange stiffness constant in an iron garnet
布里渊光散射测量进行了反向散射几何上的Bi取代的稀土铁石榴石。我们观察到两个不同的峰，一个归因于偶极交换制度中的表面自旋波。另一种被称为反向散射磁振子模式，因为在这种情况下，入射光被材料内部的交换主导自旋波向后散射。我们提出了一种方法来估计交换刚度常数从频率的背散射磁振子模式。所得值与先前报道的Y $ _3 $ Fe $ _5 $ O $ _{12} $的值相当。
2018-06-15 cond-mat.mtrl-sci physics.optics
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
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
