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
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
Synchronized excitation of magnetization dynamics via spin waves in Bi-YIG thin film by slot line waveguide
利用槽线波导感应的高频功率响应研究了Bi-YIG薄膜的磁化动力学。多个吸收峰，对应于磁化动力学的激发态出现没有铁磁共振（FMR）条件。峰值受到波导线宽度和线之间的距离的强烈影响。微磁学模拟表明，每条线都引起了局域磁化动力学振荡，产生自旋波。从其中一条线传播的自旋波干扰另一条线周围的局部磁化动力学振荡的另一侧，导致当它们彼此同步时振荡放大。这种放大通过干涉发生在谱线的两侧。因此，磁化动力学振荡中的激发的可能机制是通过自旋波使互磁化动力学振荡同步。该技术共振激发局部磁化动力学没有FMR条件，这是适用于作为一个高度相干的自旋波源。
2019-12-29 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
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
Who pumps spin current into nonmagnetic-metal (NM) layer in YIG/NM multilayers at ferromagnetic resonance?
在铁磁共振（FMR）条件下，钇铁石榴石（YIG）/非磁性金属（NM）层系统中的自旋泵浦是在NM层中产生自旋电流的一种常用方法。很好地理解自旋电源是必不可少的提取自旋霍尔角的NM和潜在的自旋电子学应用。人们普遍认为，自旋电流是从YIG旋进磁化到NM层中泵浦的。在这里，通过结合微波吸收和直流电压测量YIG/Pt和YIG/NM 1/NM 2（NM 1 =Cu或Al，NM 2 =Pt或Ta），我们明确地表明，NM中的自旋电流来自磁化NM表面（与YIG接触）由于磁邻近效应（MPE），而不是旋进YIG磁化。这一结论是通过我们独特的检测方法得出的，在传统的FMR实验中几乎没有观察到的磁化NM表面的FMR微波吸收，当电检测电路接通时被大大放大。
2016-04-24 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Exchange-torque-induced excitation of perpendicular standing spin waves in nanometer-thick YIG films
具有超低磁阻尼的亚铁磁钇铁石榴石（YIG）薄膜中的自旋波与基于磁振子的自旋电子学和低功率类波计算有关。由于YIG薄膜的饱和磁化强度小，在弱的外磁场中，自旋波的激发频率较低，限制了YIG薄膜在高频应用中的潜力。在这里，我们演示了如何交换耦合到CoFeB膜，使高效的激发高频垂直自旋驻波（PSSW）在纳米厚（80 nm和295 nm）的YIG膜使用均匀的微波磁场。在295 nm厚的YIG薄膜中，我们测量了高达10阶的强PSSW模式。PSSW模式和CoFeB的铁磁共振模式之间的强杂化导致宽带自旋波谱中的特征反交叉行为。在YIG/CoFeB界面处的动态交换扭矩解释了PSSW的激励。局部转矩源于YIG和CoFeB层中两种不同磁化进动之间的交换耦合。因此，自旋波从YIG/CoFeB界面发射，并且当它们的波矢与垂直约束条件匹配时，形成PSSW。当YIG和CoFeB之间的交换耦合被Ta间隔层抑制时，PSSW不被激发。微磁学模拟证实了交换扭矩机制。
2017-12-21 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Heat-induced damping modification in YIG/Pt hetero-structures
我们通过实验证明了利用跨钇铁石榴石/铂（YIG/Pt）异质结构的厚度的温度差来操纵磁化弛豫：阻尼根据温度梯度的符号而增加或减少。这种效应可以用热致自旋力矩对磁化旋进的影响来解释。通过微波技术以及通过由自旋泵入相邻Pt层引起的DC电压以及随后通过逆自旋霍尔效应转换成充电电流来检测阻尼的热诱导变化。
2012-12-10 cond-mat.mes-hall 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
Post Annealing Crystallization behavior of RF Sputtered Yttrium Iron Garnet thin films on Si/SiO2 patterned substrates
The University of New Mexico（新墨西哥大学）；Center for High Tech Technology Materials (CHTM)（高技术材料中心）；Sandia National Laboratories（桑迪亚国家实验室）
研究通过射频溅射在图案化Si/SiO2衬底上沉积YIG薄膜，并利用后退火实现再结晶，为悬浮器件制备提供可行路线。
2026-06-05 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
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
Thermally induced all-optical ferromagnetic resonance in thin YIG films
全光铁磁共振（AO-FMR）是一种局部检测微磁参数的有力工具，如磁各向异性、吉尔伯特阻尼或自旋刚度等。在这项工作中，我们证明了AO-FMR方法可以用于薄膜的钇铁石榴石（YIG），如果金属覆盖层（金，铂）沉积在膜的顶部。利用飞秒激光脉冲对金属层进行加热，从而触发磁化进动。加热改变了YIG薄膜的磁晶各向异性，并改变了磁化的准平衡取向，从而导致旋进磁化动力学。激光诱导磁化进动对应于均匀（Kittel）磁振子模式，进动频率由材料的磁各向异性以及外部磁场确定，并且阻尼时间由Gilbert阻尼参数设定。因此，AO-FMR方法能够测量局部磁特性，空间分辨率仅由激光光斑大小给出。
2021-10-31 cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Non-equilibrium thermodynamics of the spin Seebeck and spin Peltier effects
我们研究的问题，磁化和热流及其相关的热力学力的磁系统中的磁化输运的铁磁绝缘体，如钇铁石榴石。将所得理论应用于纵向自旋Seebeck和自旋Peltier效应。通过专注于特定的几何形状与一个YIG层和一个Pt层，我们得到的最佳条件产生大的磁化电流到Pt或大的温度效应在YIG。理论预测与实验从文献中允许导出的值的YIG的热磁系数：磁化扩散长度$l_M \sim 0.4 \, μ$ m和绝对热磁功率系数$ε_M \sim 10^{-2}$ TK $^{-1}$。
2016-05-05 cond-mat.mtrl-sci
Perpendicularly magnetized YIG films with small Gilbert damping constant and anomalous spin transport properties
具有垂直磁各向异性（PMA）的Y3 Fe 5 O 12（YIG）薄膜在自旋电子学领域的应用近年来引起了人们的广泛关注。本文报道了在（Gd2.6Ca0.4）（Ga4.1Mg0.25Zr0.65）O 12（SGGG）衬底上外延生长的YIG薄膜在未经预处理的情况下产生的PMA。倒易空间映射表明，薄膜晶格匹配的衬底没有应变弛豫。通过铁磁共振和极化中子反射测量，我们发现这些YIG薄膜具有超低的Gilbert阻尼常数，在YIG/SGGG界面处的磁死层厚度约为0.3nm。此外，与Pt/YIG/Gd 3Ga 5 O 12（GGG）薄膜相比，Pt/YIG/SGGG薄膜的输运行为显示出自旋混合电导的增强和反常霍尔效应的非单调磁场依赖性.在150 ~ 350 K的温度范围内提取了非单调的反常霍尔信号，这可能是由于单轴应变在Pt/YIG界面上产生的非共线磁序引起的.
2020-02-28 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
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
Novel diamagnetic garnet-type substrate single crystals for ultralow-damping yttrium iron garnet Y3Fe5O12 films at cryogenic temperatures
本研究采用提拉法生长YSGAG固溶体单晶衬底，其与YIG晶格匹配且结构质量高，通过LPE生长YIG薄膜，低温下FMR线宽不增加，优于传统系统，为量子系统微波组件提供合适途径。
2025-08-25 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
Modulation of pure spin currents with a ferromagnetic insulator
我们提出并证明自旋操纵的纯自旋电流的钴/铜横向自旋阀，磁性绝缘体Y $_3$ Fe $_5$ O $_{12}$（YIG）的顶部制造的磁控调制。YIG磁化的方向可以通过小的磁场来控制。我们观察到一个明确的调制的非本地电阻作为一个函数的YIG磁化相对于自旋电流的极化方向。这种调制只能通过假设在Cu/YIG界面处的有限自旋混合电导来解释，因为它遵循自旋扩散方程的解。这些结果为自旋逻辑的发展开辟了一条新的道路。
2015-02-18 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Localized crystallization of Ce:YIG thin films on Si using CO2 laser annealing for integrated nonreciprocal photonic device applications
National Engineering Research Centre of Electromagnetic Radiation Control Materials, University of Electronic Science and Technology of China（电磁辐射控制材料工程技术研究中心，电子科技大学）；State Key Laboratory of Electronic Thin-Films and Integrated Devices, University of Electronic Science and Technology of China（电子薄膜与集成器件国家重点实验室，电子科技大学）
研究使用CO2激光退火探索Ce:YIG薄膜用于集成光子器件应用的结晶和磁光特性，并制备了基于SiN上Ce:YIG薄膜的MZI型光隔离器，实现了一定的饱和法拉第旋转、传播损耗、隔离比和插入损耗。
2026-07-21 cond-mat.mtrl-sci physics.optics
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
Spin Hall magnetoresistance in Pt/Y$_{3}$Fe$_{5}$O$_{12}$ bilayers grown on Si and Gd$_{3}$Ga$_{5}$O$_{12}$ substrates
本文对比Si与GGG衬底上的Pt/YIG双层膜，揭示SMR不依赖结晶度，而与磁化、界面粗糙度和载流子密度相关，并验证Si基优化界面可实现高自旋混合电导。
2023-06-05 cond-mat.mtrl-sci
Ferromagnetic Resonance of a YIG film in the Low Frequency Regime
描述了一种改进的表征立方对称薄膜磁各向异性的方法，并将其应用于钇铁石榴石（111）薄膜。从0.7到8 GHz的面内和面外进行的FMR谱的分析产生了磁各向异性常数以及饱和磁化强度。观察到FMR的场对各向异性常数相当敏感在低频（< 2 GHz）范围内并且当磁场的取向几乎垂直于样品平面时，由磁晶各向异性场引起的磁化强度上的回复力于是与来自外场的磁化强度上的恢复力相当，从而允许以更高的精度确定各向异性常数。在这个区域中，观察到不寻常的动力学行为，如多个共振和FMR共振的切换，在0.7 GHz的场取向只有1度的变化。
2015-11-24 cond-mat.mes-hall 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
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
Thermodynamics of the heat currents in the longitudinal spin Seebeck and spin Peltier effects
我们采用电流和力的非平衡热力学来描述Pt/YIG双层膜中自旋电流引起的热输运。从Pt和YIG中磁化电流的本构方程出发，推导出磁化势和磁化电流。我们应用该理论的自旋Peltier实验中，自旋电流，产生的自旋霍尔效应在Pt，注入到YIG。我们发现，有效的注入时，获得：i）每层的厚度大于其扩散长度：$t_{Pt} > l_{Pt}$和$t_{YIG} > l_{YIG}$和ii）的比例$(l_{Pt}/τ_{Pt})/(l_{YIG}/τ_{YIG})$是小的，其中$τ_i$是固有阻尼（$i=Pt, YIG$）的时间常数。最后，我们推导出绝热条件下的温度分布。效应的尺度由与Pt中的电流成比例的参数$ΔT_{SH}$给出。使用Pt和YIG的已知参数，我们估计了$ΔT_{SH}/j_e = 4 \cdot 10^{-13}$ KA $^{-1}$ m $^2$。这个值与自旋珀耳帖实验的值在同一数量级。
2016-12-20 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
Non-Reciprocal Transport of Thermally-Generated Magnons
本文利用 Py 线磁化方向证明了热生成非相干磁子输运的非互易性，揭示了其对称性受 YIG 磁子偶极杂散场手性控制，并符合手性自旋塞贝克效应。
2024-08-28 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Temperature Dependence of Magnetic Properties of an 18-nm-thick YIG Film Grown by Liquid Phase Epitaxy: Effect of a Pt Overlayer
实现了18 nm厚的钇铁石榴石（YIG）薄膜的液相外延。在100 - 400 K的温度范围内，它的磁性进行了研究，以及3 nm厚的Pt覆盖层对它们的影响。裸YIG膜的饱和磁化强度和磁晶立方各向异性的行为类似于体YIG。一个阻尼参数，只有几个$10^{-4}$测量，连同一个低的非均匀贡献的铁磁共振线宽。磁弛豫随温度的降低而增加，这可以部分归因于杂质弛豫机制。虽然它不改变其立方各向异性，但Pt帽强烈影响YIG膜的单轴垂直各向异性，特别是在低温下。YIG/Pt异质结构中的界面耦合也通过线宽的增加而被揭示，其实质上通过降低温度而生长。
2018-08-24 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
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
Inverse Spin Hall Effect in nanometer-thick YIG/Pt system
采用脉冲激光沉积法在GGG衬底上生长了高质量的纳米（20 nm、7 nm和4 nm）YIG外延薄膜。20 nm厚膜的吉尔伯特阻尼系数为2.3 × 10-4，这是亚微米厚膜所报道的最低值。我们证明了逆自旋霍尔效应（ISHE）检测传播自旋波使用Pt。随着YIG厚度的减小，ISHE电压的幅值和线形与Gilbert阻尼的增加有很好的相关性。已经进行了基于自旋霍尔效应的损耗补偿实验，但没有检测到磁化动力学的变化。
2013-08-01 cond-mat.mtrl-sci
Giant quadratic magneto-optical response of thin YIG films for sensitive magnetometric experiments
本文报道了在50 nm厚的钇铁石榴石（YIG）层中观察到的磁化二次磁光效应（Cotton-Mouton效应）。通过理论和实验相结合的方法，我们设法量化线性和二次磁光效应。我们表明，在薄YIG膜的二次磁光信号可以超过线性磁光响应，达到450乌拉德，可与Heusler合金或铁磁半导体的值。此外，我们证明了适当选择的实验条件，特别是相对于波长，是至关重要的优化的二次磁光效应的磁强计测量。
2021-10-26 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Single-shot imaging of ultrafast all-optical magnetization dynamics with a spatio-temporal resolution
我们提出了一个实验室系统的单次拍摄磁光（MO）成像的超快磁化动力学与高灵敏度的MO旋转。我们创建了一个堆栈的MO图像重复采用一对泵和散焦探测脉冲诱导和可视化MO的样品中的变化。两个激光束都是独立的波长可调的，允许灵活的、共振可调的双色泵浦和探测方案。为了增加MO对比度，探测光束被空间滤波。我们在掺钴钇铁石榴石薄膜（YIG：Co）中进行了全光开关实验，以证明所提出的方法的能力。我们确定了在没有外加磁场的情况下，驱动YIG：Co薄膜中磁化强度全光开关的光致各向异性有效场的时空分布。此外，利用这种成像方法，我们跟踪了激光诱导磁化进动的过程。
2021-10-09 cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Growth parameters of Bi0.1Y2.9Fe5O12 thin films for high frequency applications
本文报道了Bi掺杂YIG（Bi-YIG，Bi_（0.1）Y_（2.9）Fe_5 O_（12））薄膜的生长和表征。在钆镓石榴石衬底上生长了厚度为20 ~ 150 nm的脉冲激光沉积（PLD）薄膜。考虑了（100）和（111）两种衬底取向。Bi ~（3+）离子在（111）面十二面体晶位上的分布增强，使薄膜的晶格常数从（100）面的12.379埃增加到（111）面的12.415埃。原子力显微镜图像显示，随着薄膜厚度的增加，粗糙度降低。与（100）取向薄膜相比，（111）取向薄膜的铁磁共振线宽增大，吉尔伯特阻尼增大。对于厚度为150 nm的（100）和（111）取向薄膜，最低吉尔伯特阻尼值分别为（1.06）× 10 ~（-4）和（2.30）× 10 ~（-4）。观测到的非本征线宽、有效磁化强度和各向异性场的值与薄膜的厚度和衬底取向有关。此外，与（111）沉积膜的情况不同，面内角度变化为（100）沉积膜建立了四重对称性。本研究规定的PLD生长单晶Bi-YIG薄膜的生长条件，对所需的高频和磁光器件的应用。
2022-09-01 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
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
Magnetic Materials for Quantum Magnonics
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）
本文综述了量子铁磁学中关键磁性材料，特别是YIG在不同基底下的性能差异，展示了其在长寿命磁子和量子信息处理中的应用潜力。
2026-02-10 cond-mat.mes-hall 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
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
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
Effect of magnons on interfacial phonon drag in YIG/metal systems
我们研究了典型的自旋Seebeck异质结构上的衬底-薄膜界面声子拖曳，特别是研究了铁磁磁振子对界面声子-电子拖曳动力学的影响。我们高精度地研究了Pt中的磁振子效应|通过设计磁振子拖曳热电偶实现YIG异质结构;| YIG薄膜和Pt| GGG界面可等温地通过以矩形U形图案化的6 nm Pt膜接近，其中一个臂在250 nm YIG膜上，另一个臂在GGG上。我们测量U的等温端之间的电压，同时施加平行于臂和垂直于底部连接的温度梯度。在施加均匀的温度梯度时，Pt充当差分热电偶。我们对这个样品进行了随温度变化的纵向热电势测量。结果表明，YIG界面实际上降低了薄膜的热电势，这意味着磁振子阻碍声子阻力。我们用低自旋霍尔角的金属Ag和Al代替Pt重复实验。我们发现，在金属界面与YIG的样品中，热电势的声子拖曳峰被杀死。我们还研究了磁热电势和YIG薄膜厚度的依赖关系。这些测量结果证实了我们的发现，磁振子阻碍声子-电子拖曳相互作用在这些异质结的金属界面。
2018-04-19 cond-mat.mtrl-sci
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
Probing magnon-magnon coupling in exchange coupled Y$_3$Fe$_5$O$_{12}$/Permalloy bilayers with magneto-optical effects
我们研究了Y-$_3$-$_5$-O $_{12}$（YIG）/坡莫合金（Py）耦合双层膜的磁感应透明（MIT）效应。测量是通过外差检测的耦合磁化动力学，使用一个单一的波长，探测磁光克尔和法拉第效应的Py和YIG，分别。MIT效应的明显特征是由YIG的自旋驻波引起的Py的深调制铁磁共振。我们发展了一个唯象模型，很好地再现了实验结果，包括感生振幅和相位的演变所造成的磁振子-磁振子耦合。我们的工作为研究相位分辨自旋动力学和混合磁振子系统提供了一条新的途径。
2020-07-10 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Polarized Neutron Reflectometry Study of Depth Dependent Magnetization Variation in Co Thin Film on a PMN-PT Substrate
利用极化中子反射法研究了PMN-PT（011）/Ta/Co/Ta结构中磁致伸缩Co薄膜层在零和非零电场作用下的深度磁化强度分布。在PMN-PT衬底上施加电场产生应变，这使Co层的磁化旋转，这与Villari效应一致。在低磁场（近剩磁和矫顽场条件），我们发现，深度依赖的磁化分布是不均匀的，在零和非零施加电场。这些变化可归因于Co膜中的深度依赖性应变分布，如通过有限元分析模拟所确定的。
2018-01-24 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Study of strong photon-magnon coupling in a YIG-film split-ring resonant system
利用带状线微波矢量网络分析仪、铁磁共振和脉冲感应微波磁谱技术，研究了在平面几何结构的光刻法形成的由单晶外延钇铁石榴石（YIG）薄膜加载的开口环谐振器（SRR）中磁振子与微波光子的强耦合机制。强反交叉的光子模式的SRR和磁振子模式的YIG薄膜中观察到的外加磁场分辨测量。从实验数据中提取的耦合强度在3 GHz时达到9%。在理论上，我们提出了一个等效电路模型的SRR由磁性薄膜加载。该模型如下从我们的数值模拟的结果的微波场结构的SRR和在YIG膜的磁化动力学驱动的微波电流在SRR。等效电路模型与实验结果吻合较好。它对模反交叉过程提供了一个简单的物理解释。我们的研究结果是非常重要的微波量子光子器件，以及在磁可调超材料利用强耦合的磁振子微波光子的未来应用。
2014-09-19 cond-mat.mtrl-sci
Thickness and power dependence of the spin-pumping effect in Y3Fe5O12/Pt heterostructures measured by the inverse spin Hall effect
本文定量研究了用逆自旋霍尔效应（ISHE）探测的钇铁石榴石（Y3 Fe 5 O 12，YIG）厚度对自旋抽运效应的影响。由于亚铁磁绝缘体YIG膜中的磁化旋进驱动的自旋泵浦效应，自旋极化的电子流被注入到Pt层中。这种自旋电流通过ISHE转换成电荷电流。观察到ISHE电压随着膜厚度的增加而增加，并与理论预期的行为进行比较。YIG/Pt样品的有效阻尼系数随YIG膜厚度的减小而增大。所研究的样品表现出g=（7.43 \pm 0.36）\times 10^{18} m^{-2}的自旋混合电导和theta_{ISHE} = 0.009 \pm 0.0008的自旋霍尔角。此外，在高励磁功率的非线性效应的产生的电压和吉尔伯特阻尼参数的影响。结果表明，对于小的YIG膜厚度的展宽的线宽，由于在高激发功率的非线性效应被抑制，因为缺乏非线性多磁振子散射通道。我们发现，厚YIG样品表现出明显的非线性效应的自旋泵浦效率的变化是远远小于非线性增强的阻尼。
2013-08-17 cond-mat.mes-hall 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
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
Atomic Layer Deposition of Yttrium Iron Garnet Thin Films for 3D Magnetic Structures
本研究首次通过原子层沉积技术，利用超循环方法结合Fe₂O₃和Y₂O₃二元层并退火，成功制备了高质量YIG薄膜，为三维磁性纳米结构的实验研究提供了理想方法。
2022-01-18 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Y3Fe5O12 Spin Pumping for Quantitative Understanding of Pure Spin Transport and Spin Hall Effect in a Broad Range of Materials
利用溅射法生长的Y3Fe5O 12（YIG）薄膜，利用铁磁共振（FMR）自旋抽运研究了铁磁（NM）、铁磁（FM）和反铁磁（AF）材料的动态自旋输运。从逆自旋霍尔效应（ISHE）和阻尼增强两个方面，我们确定了许多金属的自旋混合电导和自旋霍尔角。令人惊讶的是，我们观察到强大的自旋传导AF绝缘体激发相邻的YIG在共振。这表明，YIG自旋泵浦是一个强大的和多功能的工具，了解自旋霍尔物理，自旋轨道耦合（SOC），和磁化动力学在广泛的材料。
2014-10-07 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
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
Deposition temperature dependence of thermo-spin and magneto-thermoelectric conversion in Co$_2$MnGa films on Y$_3$Fe$_5$O$_{12}$ and Gd$_3$Ga$_5$O$_{12}$
本文研究了在不同沉积温度下生长在$_3$ Fe $_5$ O $_{12}$（YIG）和$_3$ Ga $_5$ O $_{12}$（GGG）衬底上的CoPDMATHABMM MnGa（CMG）Heusler合金薄膜的热自旋和磁热电转换特性。X射线衍射、磁化强度和电输运测量表明，在高衬底温度下的沉积诱导CMG的结晶结构，而在500 °C（550 °C）及以上制备的YIG（GGG）上的CMG膜的电阻率变得太高，由于大的粗糙度而不能测量热自旋和磁热电效应，凸显了在石榴子石结构上制造高度有序的连续CMG膜的难度。我们的锁相热成像测量结果表明，在高衬底温度下的沉积结果在电流引起的温度变化的CMG/GGG和CMG/YIG的减少的增加。前者表明CMG的反常Ettingshausen效应通过晶化而增强。后者可以解释为叠加的反常Ettingshausen效应和自旋Peltier效应引起的正（负）电荷自旋转换的非晶（结晶）CMG薄膜。这些结果为基于Heusler合金的自旋热电子器件的构建提供了启示。
2022-05-18 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Strong On-Chip Microwave Photon-Magnon Coupling Using Ultra-low Damping Epitaxial Y3Fe5O12 Films at 2 Kelvin
本研究在2 K下于Y3Sc2Ga3O12衬底上生长出超低阻尼外延Y3Fe5O12薄膜，首次实现了图案化YIG薄膜磁振子与超导Nb谐振器微波光子的强耦合，为构建可扩展的片上混合量子系统铺平道路。
2022-12-03 cond-mat.mtrl-sci quant-ph
Correlation between structural and magnetic properties of epitaxial YIG films by pulsed laser deposition
UNIV DE SANTIAGO DE COMPOSTELA（圣地亚哥德孔波斯特拉大学）
通过脉冲激光沉积技术优化YIG薄膜的结构和磁性性质，实现低磁阻高性能自旋电子应用。
2026-03-02 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
