Increased Gilbert damping in Yttrium Iron Garnet by low temperature vacuum annealing
研究了真空退火对钇铁石榴石（YIG）Gilbert阻尼的影响，发现300 C真空退火使阻尼增加8倍，而氧气环境下无变化，该效应在自旋泵浦测量中需被考虑。
2024-07-22 cond-mat.mes-hall
Terahertz response of gadolinium gallium garnet (GGG) and gadolinium scandium gallium garnet (SGGG)
报道了钆镓石榴石（GGG）和钆钪镓石榴石（SGGG）在$300 \, \mathrm{GHz}$ ~ $1 \, \mathrm{THz}$频率范围内的磁光响应，并确定了材料响应张量。在该频率窗口内，材料表现出非色散和低损耗的光学响应。在低温下，在（S）GGG样品中发现了显著的太赫兹法拉第旋转。这种强的旋电响应可能与Gd $^{3+}$离子的高自旋顺磁状态有关。确定的材料响应张量的模型，连同Verdet和磁光常数。
2020-01-15 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Simultaneous detection of the spin-Hall magnetoresistance and the spin-Seebeck effect in Platinum and Tantalum on Yttrium Iron Garnet
通过外部加热样品（使用器件顶部的片上Pt加热器）以及电流感应加热来研究铂（Pt）和钽（Ta）在钇铁石榴石（YIG）上的自旋塞贝克效应（SSE）。对于SSE测量，外部加热是获得清晰信号的最常用方法。在这里，我们表明，也通过电流感应加热，它是可以直接观察到的SSE，分离也存在自旋霍尔磁阻（SMR）信号，通过使用锁定检测技术。使用这种测量技术，在低施加的磁场和高的加热电流的额外的第二阶信号的存在被揭示。这些信号是由所使用的AC电流产生的电流感应磁场（奥斯特场）引起的，从而产生动态SMR信号。
2014-11-27 cond-mat.mes-hall
Non-local magnon-based transport in yttrium iron garnet/platinum heterostructures at high temperatures
重金属薄膜中的自旋霍尔效应允许通过磁输运测量来探测相邻磁性绝缘体的磁性。在这里，我们调查的磁阻响应的钇铁石榴石/铂异质结构从室温到超过居里温度$T_\mathrm{C, YIG} \approx 560\,\mathrm{K}$的亚铁磁绝缘体。我们发现，（本地）自旋霍尔磁电阻的幅度从$300\,\mathrm{K}$对$T_\mathrm{C}$单调下降，模仿钇铁石榴石的饱和磁化强度的演变。有趣的是，自旋霍尔磁电阻在$500\,\mathrm{K}$周围消失，远低于$T_\mathrm{C}$，我们将其归因于通过互扩散形成的寄生界面层。如已经报道的，在室温附近，非局部磁振子介导的磁阻表现出幂律缩放$T^α$与$α= 3/2$。在$420\,\mathrm{K}$附近，指数逐渐减小到$α\sim 1/2$，然后非局域磁阻在与自旋霍尔磁阻相似的温度下迅速消失。我们归因于减少$α$在高温下增加的热磁振子人口，这导致增强的非平衡磁振子人口的散射和减少的磁振子扩散长度。最后，我们发现一个磁场无关的偏移电压的非本地信号$T > 470\,\mathrm{K}$，我们通过通常绝缘的钇铁石榴石膜的电子泄漏电流。实际上，该非局部偏移电压是用接近带隙的能量热激活的。
2020-11-17 cond-mat.mes-hall
Spin-Phonon Interaction in Yttrium Iron Garnet
自旋-声子相互作用是磁性绝缘体中自旋和能量弛豫的重要通道。理解这种相互作用对于开发基于磁绝缘体的自旋电子器件至关重要。量化钇铁石榴石（YIG）中的这种相互作用，最广泛研究的磁性绝缘体之一，仍然具有挑战性，因为在一个单元格中有大量的原子。在这里，我们报告的温度依赖性和偏振分辨拉曼测量在YIG大块晶体。我们首先根据声子模的对称性对其进行分类。然后，我们开发了一个修改后的平均场论，并定义了一个自适应参数来量化自旋-声子相互作用的声子模式的方式在YIG的第一次。基于这种改进的平均场论，我们发现自旋-声子相互作用强度与声子频率之间存在正相关关系。
2021-03-16 cond-mat.mes-hall
Spin wave localization and guiding by magnon band structure engineering in yttrium iron garnet
在自旋电子学中，自旋波激发在磁有序材料中的传播也可以用来传输和处理信息。在这方面，最受欢迎的材料之一是亚铁磁绝缘体钇铁石榴石，由于其非常小的自旋波阻尼参数。虽然小的弛豫速率允许磁激发的大传播长度，但它也导致磁特性的非局部性。通过对自旋波成像，绘制了它们的能带结构。在这样做时，波矢量的选择，以抑制色散效应在很大程度上允许本地测量自旋弛豫。此外，我们证明了更高的控制磁振子的传播，通过采用波矢量的选择性附近避免交叉的不同自旋波模式的群速度接近零。在这里，本地工程的色散允许构建磁振子波导，并在同一时间揭示了当地的弛豫特性。
2021-03-02 cond-mat.mes-hall
Magnetic field dependence of the magnon spin diffusion length in the magnetic insulator yttrium iron garnet
采用非局域磁振子输运测量几何方法，研究了外加磁场对磁绝缘体钇铁石榴石（YIG）中磁振子扩散自旋输运的影响。我们观察到磁振子自旋扩散长度$λ_m$的减少，增加磁场强度，其中$λ_m$减少从9.6 $\pm1.2$ $μ$ m在10 mT的4.2 $\pm0.6$ $μ$ m在3.5 T在室温下。此外，我们发现必须至少有一个依赖于外部磁场的附加输运参数。我们的结果不能明确地确定这是磁振子平衡密度还是磁振子扩散常数。这些结果是显着的实验中更传统的纵向自旋Seebeck几何，因为磁振子自旋扩散长度设置的自旋Seebeck效应的长度尺度以及相关的理解。
2015-12-04 cond-mat.mes-hall
Kinetics of Bose-Einstein condensation of magnons in Yttrium Iron Garnet films
Texas A&M University（德克萨斯农工大学）；The University of Hong Kong（香港大学）；Landau Institute for Theoretical Physics（朗道理论物理研究所）
研究钇铁 garnet 薄膜中磁极子 Bose-Einstein 凝聚的动力学，揭示强不对称凝聚态导致吸引力相互作用，并建立临界泵浦功率与有效温度的关系。
2025-12-19 cond-mat.mes-hall
Parametric generation of propagating spin-waves in ultra thin yttrium iron garnet waveguides
本文实验演示了超薄钇铁石榴石波导中自旋波的参量产生，结合布里渊光散射、微磁模拟与解析计算，证明辐射损耗决定参量不稳定性阈值，为集成磁子学发展奠定基础。
2020-02-14 cond-mat.mes-hall
Observation of Magnetostatic Surface Spin Wave Solitons in Yttrium Iron Garnet Thin Film
Institute of Semiconductors, Chinese Academy of Sciences（中国科学院半导体研究所）；Nanjing Normal University（南京师范大学）；University of Chinese Academy of Sciences（中国科学院大学）；University of Electronic Science and Technology of China（电子科技大学）；Zhengzhou University（郑州大学）
本研究通过TR-BLS光谱学在YIG薄膜中观察到磁静表面自旋波孤子，并揭示其源于偶极子间隙机制，为自旋波孤子信息技术的发展提供了新方向。
2025-11-20 cond-mat.mes-hall
Increased low-temperature damping in yttrium iron garnet thin films
我们报告测量的频率和温度依赖性的铁磁共振（FMR）的15 nm厚的钇铁石榴石（YIG）薄膜生长的离轴溅射。虽然FMR线宽在室温下是窄的（对应于阻尼系数$α$ =（9.0 $\pm$ 0.2）$\times 10^{-4}$），与类似厚度的高质量YIG膜的先前结果相比，线宽在低温下强烈增加，几乎增加30倍。这种增加不能解释为由于两个磁振子散射的样品界面处的缺陷。我们认为，增加的低温线宽是由于杂质弛豫机制，已在体YIG样品中进行了研究。我们认为，低温线宽是一个有用的品质因数，以指导薄膜生长协议的优化，因为它是一个特别敏感的杂质指标。
2016-12-06 cond-mat.mes-hall
Giant magnon spin conductivity approaching the two-dimensional transport regime in ultrathin yttrium iron garnet films
电导率是控制各种类型的传输（电子电荷、自旋、热等）的关键材料参数。由热力学驱动。磁振子，磁序的基本激发，在磁振子化学势的梯度下流动，磁振子化学势与磁振子（自旋）电导率$σ_{m}$成比例。磁性绝缘体钇铁石榴石（YIG）是有效的磁振子自旋输运的首选材料。在这里，我们报告了一个意想不到的巨人$σ_{m}$在记录薄的YIG薄膜厚度下降到3.7 nm时，被占用的二维（2D）子带的数量从大量减少到几个，这对应于从3D到2D磁振子输运的过渡。我们在室温下提取了二维自旋电导率（$\approx1$ S），与毫开尔文温度下GaAs量子阱中高迁移率二维电子气的（电子）自旋电导率相当。如此高的电导率为开发低耗散磁振子基自旋电子器件提供了独特的机会。
2022-01-12 cond-mat.mes-hall
Multiple three-magnon splittings in bismuth yttrium iron garnet nanostructures
Centre de Nanosciences et de Nanotechnologies, CNRS, Université Paris-Saclay（巴黎萨克雷大学纳米科学和纳米技术研究中心）；Laboratoire Albert Fert, CNRS, Thales, Université Paris-Saclay（巴黎萨克雷大学阿尔伯特·费尔特实验室）；LabSTICC, CNRS,Université de Bretagne Occidentale（布雷斯特西布列塔尼大学LabSTICC实验室）
本研究通过Bi-YIG纳米结构实现了多重三磁子分裂的实验观测，利用微聚焦布里渊光散射技术揭示了低阈值下非线性自旋波相互作用的动力学特性。
2026-01-14 cond-mat.mes-hall
Magnetization Reversal of 50-nm-wide Ni81Fe19 Nanostripes by Ultrashort Magnons in Yttrium Iron Garnet for Memory-Enhanced Magnonic Circuits
本研究针对传统电子与冯·诺依曼架构的局限，利用YIG中低功率激发的超短波长磁振子，实现50 nm宽Py纳米条的磁化翻转，为磁振子存内计算器件设计提供支撑。
2023-12-14 cond-mat.mes-hall
Influence of yttrium iron garnet thickness and heater opacity on the nonlocal transport of electrically and thermally excited magnons
研究了钇铁石榴石（YIG）中电激发和热激发磁振子随厚度变化的非局域输运行为。对于电注入的磁振子，非局域信号随着YIG厚度的增加而单调减小。对于热产生的磁振子的非局域行为，或非局域自旋塞贝克效应（SSE），我们观察到的符号反转发生在一定的加热器-探测器的距离，它是由YIG/加热器界面的不透明度和YIG厚度的影响。我们的非局域SSE结果可以定性地解释体驱动SSE机制与磁振子扩散模型。利用二维有限元模型（2D-FEM）估算了室温下YIG的体自旋Seebeck系数。实验和模拟结果之间的定量差异表明，除了磁振子扩散和弛豫，更复杂的过程，特别是接近接触。
2016-08-03 cond-mat.mes-hall
Double accumulation and anisotropic transport of magneto-elastic bosons in yttrium iron garnet films
本文研究钇铁石榴石薄膜中磁振子-声子相互作用导致的磁弹玻色子积累，发现积累发生在准声子和准磁振子两个频率相距较远的群中，二者具有各向异性输运特性，并通过理论模型和二维谱分析确定了各群的波矢与频率。
2021-03-12 cond-mat.mes-hall
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
Accumulation of magnetoelastic bosons in yttrium iron garnet: kinetic theory and wave vector resolved Brillouin light scattering
我们推导并求解了描述磁弹性玻色子在磁绝缘体钇铁石榴石薄膜中实现的过剩磁振子气体中积累的量子动力学方程。我们表明，在存在的磁振子凝聚，有一个非平衡的稳定状态，其中非相干磁弹性玻色子积累在一个狭窄的区域中的动量空间的能量略低于底部的磁振子谱。计算结果与钇铁石榴石中磁振子和磁弹玻色子稳态非平衡态的布里渊光散射测量结果符合得很好。
2022-03-30 cond-mat.mes-hall cond-mat.quant-gas
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
Nonlocal magnon-polaron transport in yttrium iron garnet
在磁绝缘体中观察到自旋塞贝克效应（SSE）|重金属双层作为温度梯度下的反自旋霍尔效应电压。也可以非局部地检测SSE，即，根据磁膜上的第二金属接触（检测器）中的电压，该第二金属接触在空间上与用于施加温度偏置的第一接触（注入器）分离。磁振子极化子是磁性材料中的晶格和自旋杂化波，由磁弹性相互作用产生。Kikkawa等人[Phys. Rev. Lett. \textbf{117}，207203（2016）]解释了钇铁石榴石（YIG）中局部SSE的共振增强作为磁振子-极化子形成方面的磁场的函数。本文报道了在不同注入器-探测器间距和样品温度下，在\emph{nonlocal}磁振子自旋注入/探测装置中对磁振子极化子的观测。出乎意料的是，我们发现磁振子-极化子共振可以抑制而不是增强非局域SSE。使用有限元模型，我们解释我们的观察作为一个竞争的SSE和自旋扩散YIG之间。这些结果为关键磁性材料中的磁振子-声子相互作用提供了前所未有的见解。
2017-06-14 cond-mat.mes-hall
Parametrically squeezed states of microwave magnons in yttrium iron garnet films
我们从理论上证明，并确认实验，在薄钇铁石榴石薄膜中激发的非线性自旋波压缩真空量子噪声是很好的候选人。实验演示的形式是在经典制度进行的自旋波诱导的调制不稳定性（IMI）的测量。实验证明了强相位锁定的闲置波参数产生的薄膜中的确定性的小信号波从外部源发射到薄膜。该理论预测，对于真空量子噪声也会观察到同样的行为，导致噪声的压缩。
2018-11-06 cond-mat.mes-hall quant-ph
Yttrium Iron Garnet Thickness Influence on the Spin Pumping in the Bulk Acoustic Wave Resonator
声谐振器中声子-磁振子相互转换的特性决定了YIG到Pt的自旋抽运效率，这种效率可以通过逆自旋霍尔效应（ISHE）电学检测。基于在以前的工作中开发的方法计算谐振器结构与压电（ZnO）和磁致弹性层接触的重金属（YIG/Pt），我们提出的YIG膜厚度的影响声学驱动的自旋波的数值计算结果。我们得到了一些YIG膜厚区域的直流ISHE电压$U_{ISHE}$的各种行为。在微米和亚微米厚度，较高的自旋波共振（SWR）模式（偶数和奇数）可以产生与效率相当，甚至超过主模式。在第一波驻波激励下，$U_{ISHE}$的绝对最大值出现在厚度约为$s_1 \approx 208$ nm处.
2020-01-15 cond-mat.mes-hall
Observation of Self-Cavitating Envelope Dispersive Shock Waves in Yttrium Iron Garnet Thin Films
研究了磁性薄膜中排斥性非线性波激发的包络色散冲击波（DSW）的形成和性质。实验涉及在低损耗磁性Y $_3$ Fe $_5$ O $_{12}$薄膜条中激发自旋波阶跃脉冲，其中自旋波振幅迅速增加，实现了激波理论的正则黎曼问题。在一定条件下，自旋波脉冲的包络演变成一个DSW，该DSW由一串扩展的非线性振荡训练组成，其振幅从前到后逐渐增加，并以黑孤立子终止。DSW自空化的开始，由零功率点和伴随的180相位跳变指示，观察到足够大的步骤，指示DSW的双向分散流体动力学性质。用非线性薛定谔方程的理论和模拟解释了实验观测。
2017-03-11 cond-mat.mes-hall
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
Nonlocal magnon spin transport in yttrium iron garnet with tantalum and platinum spin injection/detection electrodes
在非局域实验中研究了磁性绝缘体钇铁石榴石（YIG）中的磁振子自旋输运，并比较了重金属顺磁电极铂（Pt |YIG| Pt）和钽（Ta |YIG| Ta）的磁振子自旋激发和探测。电注入和检测过程依赖于重金属中的（逆）自旋霍尔效应以及重金属处电子自旋和磁振子自旋之间的转换|YIG接口。Pt和Ta具有相反的自旋霍尔角符号。此外，它们与YIG的异质结构具有不同的界面性质，即自旋混合电导。通过改变注入器和探测器之间的距离，研究了磁振子自旋输运。利用基于扩散-弛豫输运理论的电路模型，从Pt和Ta器件中提取了相似的~ 10 μm的磁振子弛豫长度。通过改变注入器和探测器材料，观察到界面性质对磁振子自旋输运的影响。对于Ta器件YIG的自旋混合电导减少与Pt器件相比，这是定量一致的，当比较的依赖性的非本地信号的注入器-检测器的距离与预测从电路模型。
2018-03-30 cond-mat.mes-hall
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
Spin Seebeck effect and ballistic transport of quasi-acoustic magnons in room-temperature yttrium iron garnet films
研究了不同厚度的镀铂钇铁石榴石（YIG）薄膜中纵向自旋塞贝克效应（LSSE）产生的自旋电流的瞬态行为。通过脉冲微波加热Pt层诱导LSSE，并使用相同层中的逆自旋霍尔效应电测量自旋电流。我们证明了LSSE的时间演化是由触发YIG/Pt界面附近热磁振子通量的热梯度的演化决定的。这些磁振子在YIG膜内以恒定的群速度弹道运动，而它们的数量在有效传播长度内呈指数衰减。能量在20 K以上的磁振子的弹道飞行是其几乎线性色散定律的结果，类似于声学声子。通过拟合随时间变化的LSSE信号，不同的膜厚度变化几乎一个数量级，我们发现，有效的传播长度实际上是独立的YIG膜厚度。我们认为这一事实的强有力的支持弹道输运方案-准声学磁振子在室温YIG的弹道传播。
2018-02-26 cond-mat.mes-hall
Observation of terahertz magnon of Kaplan-Kittel exchange resonance in yttrium-iron garnet by Raman spectroscopy
利用线偏振光和圆偏振光对钇铁石榴石单晶进行了背散射拉曼光谱研究。发现了一种太赫兹（THz）磁振子的Kaplan-Kittel（KK）交换共振，这一直被认为是不可观察的通过光学方法。KK交换共振在80 K时具有7.8 THz的频率，并且偏振选择规则导致$A_{2}$模式的反对称拉曼张量。此外，还对所有的拉曼激活声子模$3A_{1g}$、$8E_{g}$和$14T_{2g}$进行了归属.本研究将促进对太赫兹磁振子和声子耦合的进一步研究，并为太赫兹光磁学的发展铺平道路。
2020-11-26 cond-mat.mes-hall physics.optics
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
Monocrystalline free standing 3D yttrium iron garnet magnon nano resonators
机械振动和自旋波可以耦合的纳米共振器是一个有趣的概念，可以用于量子信息处理，在不同的激发态之间传递信息。到目前为止，制造具有长寿命自旋波激发子并可能适合作为机械谐振器的独立磁性纳米结构似乎是难以捉摸的。我们证明了独立的单晶钇铁石榴石（YIG）的3D纳米谐振器具有接近理想的磁性能的制造。使用复杂的光刻工艺获得独立的3D结构，该工艺包括室温沉积和剥离非晶YIG以及随后的退火结晶。结晶从衬底成核并跨越结构传播，甚至在几微米的距离上围绕弯曲，以形成例如单晶谐振器，如透射电子显微镜所示。在单个纳米结构的自旋波激发成像的时间分辨扫描克尔显微镜。窄线宽的磁激励表明吉尔伯特阻尼常数只有$α= 2.6 \times 10^{-4}$媲美外延YIG薄膜材料获得的最佳值。新的制造工艺代表了磁振子和磁振子力学的飞跃，因为它提供了前所未有的质量的3D YIG结构。与此同时，它展示了一种全新的制造独立晶体纳米结构的路线，这种结构也可以适用于其他材料系统。
2019-04-05 cond-mat.mes-hall
Bose condensation and spin superfluidity of magnons in a perpendicularly magnetized film of yttrium iron garnet
本文用带状线研究了在高频抽运下垂直磁化的钇铁石榴石薄膜中磁振子玻色凝聚的形成。研究了磁振子的非线性磁共振特性和磁振子玻色凝聚在磁场梯度中的空间分布。在这些实验中，玻色子系统的磁振子的行为类似于反铁磁超流3He-B中磁振子的玻色凝聚，这在之前已经详细研究过了。磁子BEC形成具有磁子超流性质的相干旋进态。它的稳定性取决于激发的磁振子之间的排斥势，该排斥势补偿了磁场的不均匀性。
2020-09-26 cond-mat.mes-hall quant-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
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
Direct observation of magnon BEC in an out-of-plane magnetized yttrium iron garnet film
玻色-爱因斯坦凝聚发生在玻色粒子的适当密度下，取决于它们的质量和温度。我们在实验上观察到随着磁振子密度的增加，自旋波区向磁振子玻色-爱因斯坦凝聚态（mBEC）的转变。我们用光学方法记录了磁振子密度和相位的空间分布。这是第一次，相干态的固定磁振子被证明远离他们的激发区域。
2023-01-24 cond-mat.mes-hall quant-ph
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
Temperature dependence of the magnon spin diffusion length and magnon spin conductivity in the magnetic insulator yttrium iron garnet
我们提出了一个系统的研究扩散磁振子自旋输运的温度依赖性，使用非本地设备的几何形状。在我们的测量中，我们检测自旋信号所产生的电和热的磁振子产生，我们直接提取的磁振子自旋扩散长度$λ_m$的温度从2到293 K。从电和热生成获得的$λ_m$值在实验误差范围内一致，室温下的$λ_m=9.6\pm0.9$ $μ$ m到30 K下的最小值$λ_m=5.5\pm0.7$ $μ$ m。利用二维有限元模型拟合电磁振子产生的数据，我们提取了磁振子自旋电导率$σ_m$作为温度的函数，它从室温下的$σ_m=5.1\pm0.2\times10^5$ S/m降低到5 K下的$σ_m=0.7\pm0.4\times10^5$ S/m.最后，我们观察到一个增强的信号起源于热产生的磁振子的低温，其中观察到的最大值周围$T=7$ K。然而，这种低温增强的解释仍然缺失，需要进一步的调查。
2016-07-06 cond-mat.mes-hall
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
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
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
Dispersionless propagation of ultra-short spin-wave pulses in ultrathin yttrium iron garnet waveguides
实验研究了纳秒自旋波脉冲在纳米钇铁石榴石薄膜微波导中的传播。对于这些研究，我们使用微焦点布里渊光散射光谱，它提供了可能性，以观察高空间和时间分辨率的脉冲的传播。我们发现，对于大多数自旋波频率，色散导致扩大的脉冲在传播距离为10微米的几倍。然而，对于某些频率间隔，色散展宽几乎被完全抑制，导致无色散脉冲传播。我们表明，形成的色散自由区是由竞争的偶极和交换相互作用，这可以通过波导的几何形状的变化来控制的影响。这些结论得到了微磁学模拟和分析计算的支持。我们的研究结果提供了一个简单的解决方案，实现高速磁振子系统，需要不受干扰的传播短信息携带自旋波脉冲。
2021-08-18 cond-mat.mes-hall physics.optics
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
Reversal of nanomagnets by propagating magnons in ferrimagnetic yttrium iron garnet enabling nonvolatile magnon memory
本文提出利用钇铁石榴石自旋波总线中传播的磁振子，在纳瓦级功率下反转铁磁纳米条带阵列，实现角动量流的非易失性存储，为突破冯·诺依曼瓶颈的磁振子内存计算奠定基础。
2022-08-23 cond-mat.mes-hall physics.app-ph
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
Three-dimensional nanoscale control of magnetism in crystalline Yttrium Iron Garnet
Politecnico di Milano（米兰理工大学）；Università di Perugia（佩鲁贾大学）；Rheinland-Pfälzische Technische Universität Kaiserslautern-Landau（莱茵兰-普法尔茨技术大学凯泽斯劳滕-兰道分校）；Istituto di Fotonica e Nanotecnologie - Consiglio Nazionale delle Ricerche (IFN-CNR)（国家研究委员会光子学与纳米技术研究所）；Dipartimento di Energia, Laboratorio Materiali Micro e Nanostrutturati, Politecnico di Milano（米兰理工大学能源系微纳结构材料实验室）；Istituto Officina dei Materiali del CNR (CNR-IOM)（国家研究委员会材料工坊研究所）
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
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
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。
2019-09-09 cond-mat.mes-hall 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
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
Spin Seebeck effect at microwave frequencies
我们实验研究了钇铁石榴石/铂双层样品的瞬态电压响应的周期性加热到千兆赫的频率。我们观察到一个固有的截止频率的感应热电势电压，其特征在于依赖于钇铁石榴石膜的厚度。在50 nm厚的钇铁石榴石膜中，截止频率达到高达350 MHz的值，但对于几微米厚的膜，截止频率下降到1 MHz以下。这些数据证实的概念，负责自旋塞贝克效应中的自旋电流发射的磁振子谱可以通过调整铁磁层的厚度。
2016-06-29 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
Photonic crystal cavities based on suspended yttrium iron garnet nanobeams
University of Alberta（阿尔伯塔大学）；Université de Strasbourg（斯特拉斯堡大学）
研究报道了利用聚焦离子束铣削制备并表征了基于悬空光子晶体纳米梁的钇铁石榴石腔，展示了纳米级图案化在悬空结构中的重要进展。
2025-10-02 cond-mat.mes-hall physics.app-ph physics.ins-det
Generation of coherent spin-wave modes in Yttrium Iron Garnet microdiscs by spin-orbit torque
自旋-轨道效应[1-4]有可能从根本上改变自旋电子学的领域，允许自旋角动量转移到一个全新的材料类别。在给《自然》杂志的一封开创性的信中[5]，Kajiwara等人表明，通过在1.3 $μ$ m厚的钇铁石榴石（YIG，一种磁绝缘体）上沉积铂（Pt，一种普通金属），可以通过这两种不同材料之间的界面有效地转移自旋角动量。其突出特点是当足够的直流电流在铂通过时，YIG的自动振荡检测。这一发现在社区中引起了极大的兴奋，原因有两个：首先，人们可以电子控制绝缘体的阻尼，与金属相比，绝缘体可以提供更好的性能，YIG具有自然界中已知的最低阻尼;第二，阻尼补偿可以在非常大的物体上实现，这是磁振子领域的一个特别相关的点[6，其目的是利用自旋波作为信息载体。然而，所观察到的自振荡的相干程度在参考文献[5]中没有得到解决。在这项工作中，我们强调的关键作用，准简并自旋波模式，增加阈值电流。这需要减小厚度和横向尺寸以达到完全阻尼补偿[8]，并且我们在厚度为20 nm的微米级YIG盘中显示了相干自旋轨道扭矩诱导自振荡的明确证据。
2015-04-07 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
