[go: up one dir, main page]

RU2777497C1 - Method for excitation of standing spin waves in nanostructured epitaxial ferrite garnet films using femtosecond laser pulses - Google Patents

Method for excitation of standing spin waves in nanostructured epitaxial ferrite garnet films using femtosecond laser pulses Download PDF

Info

Publication number
RU2777497C1
RU2777497C1 RU2021130408A RU2021130408A RU2777497C1 RU 2777497 C1 RU2777497 C1 RU 2777497C1 RU 2021130408 A RU2021130408 A RU 2021130408A RU 2021130408 A RU2021130408 A RU 2021130408A RU 2777497 C1 RU2777497 C1 RU 2777497C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
excitation
epitaxial
ferrite
film
garnet
Prior art date
Application number
RU2021130408A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Владимир Игоревич Белотелов
Владимир Наумович Бержанский
Дарья Олеговна Игнатьева
Сергей Владимирович Томилин
Александр Игоревич Чернов
Original Assignee
Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Крымский федеральный университет имени В.И. Вернадского"
Filing date
Publication date
Application filed by Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Крымский федеральный университет имени В.И. Вернадского" filed Critical Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Крымский федеральный университет имени В.И. Вернадского"
Application granted granted Critical
Publication of RU2777497C1 publication Critical patent/RU2777497C1/en

Links

Images

Abstract

FIELD: nanotechnology.
SUBSTANCE: invention relates to the field of spintronics and ultrahigh frequency technology and, in particular, to the creation of optically controlled filters, modulators and routers of microwave radiation, logic elements and signal converters based on epitaxial films of ferrite garnets. The method for local, limited by the diffraction limit, excitation of standing spin waves in a nanostructured epitaxial ferrite garnet film obtained on a gadolinium gallium garnet substrate using femtosecond pulsed coherent laser linearly polarized radiation includes the following operations. The profile of the epitaxial ferrite garnet film is made in the form of a one-dimensional lattice with a rectangular meander cross section by means of nanolithography and the said substrate with a ferrite garnet film is placed in an external permanent magnetic field with a strength of 5-2000 E. The surface of an epitaxial nanostructured ferrite garnet film of the specified profile is irradiated with femtosecond pulsed coherent linearly polarized laser radiation, providing excitation of standing spin waves. The wavelength of the exciting radiation is 400-1500 nm, the pulse duration is 50-500 fs and the repetition frequency is up to 0.2 GHz. The efficiency and speed of dynamic optomagnetic spin dynamics control for excitation of standing spin waves in magnetic epitaxial films of ferrite garnets are improved, the frequency and order of excited CERS can be adjusted when the magnitude of the external magnetic field and the parameters of the exciting radiation change, as well as the fundamental possibility of excitation and registration of CERS in an ultra-small region of the sample comparable to the diameter of the laser focus spot while the size of the excitation region is physically limited by the diffraction limit.
EFFECT: expansion of the range of methods for excitation of standing spin waves in nanostructured epitaxial ferrite garnet films.
1 cl, 4 dwg

Description

Изобретение относится к области спинтроники и сверхвысокочастотной (СВЧ) техники, и, в частности, к созданию оптически управляемых фильтров, модуляторов и маршрутизаторов СВЧ-излучения, логических элементов, преобразователей сигналов и т.д. на основе эпитаксиальных пленок феррит-гранатов (ЭПФГ). Данное изобретение позволяет с помощью фемтосекундных лазерных импульсов возбуждать спиновую динамику в виде стоячих спиновых волн (ССВ) в образцах ЭПФГ в локализованной области, сопоставимой с диаметром пятна фокусировки лазерного луча, при этом размер области возбуждения физически ограничивается лишь дифракционным пределом. Изобретение может быть использовано в области спинтроники, магноники и СВЧ-техники, при проектировании квантовых вычислительных устройств и т.д., а также при проведении комплексных лабораторных исследований.The invention relates to the field of spintronics and microwave technology, and, in particular, to the creation of optically controlled filters, modulators and microwave radiation routers, logic elements, signal converters, etc. based on epitaxial films of ferrite garnets (EPFG). This invention makes it possible, using femtosecond laser pulses, to excite spin dynamics in the form of standing spin waves (SSW) in EPSG samples in a localized region comparable to the diameter of the laser beam focusing spot, while the size of the excitation region is physically limited only by the diffraction limit. The invention can be used in the field of spintronics, magnonics and microwave technology, in the design of quantum computing devices, etc., as well as in complex laboratory research.

Известно, что в магнито-диэлектрических эпитаксиальных пленках феррит-гранатов под действием фемтосекундных импульсов когерентного лазерного излучения возможно возникновение эффективного магнитного поля, которое приводит к динамическому изменению намагниченности в результате обратного магнитооптического эффекта Фарадея при возбуждении циркулярно-поляризованным излучением [Коваленко В., Нагаев Э.Л. Фотоиндуцированный магнетизм // Успехи физических наук.-1986.-Т. 148.-С. 561-602. Кожаев М.А., Чернов А.И., Савочкин И.В., Кузьмичев А.Н., Звездин А.К., Белотелов В.И. Особенности обратного эффекта Фарадея, возникающего в пленках ферритаграната при воздействии фемтосекундными лазерными импульсами // Письма в ЖЭТФ. - 2016. - Т. 104. - С. 851-855. Van der Ziel J., Pershan P., Malmstrom L. Optically-induced magnetization resulting from the inverse Faraday effect // Physical Review Letters. - 1965. - Vol. 15, no. 5. - P. 190. Hansteen F., Kimel A., Kirilyuk A., Rasing T. Femtosecond photomagnetic switching of spins in ferrimagnetic garnet films // Physical review letters. - 2005. - Vol. 95, no. 4. - P. 047402.], или в результате обратного магнитооптического эффекта Керра, обратного эффекта Коттона-Муттона, а также фотоиндуцированной анизотропии при возбуждении линейно-поляризованным излучением [Hansteen F., Kimel A., Kirilyuk A., Rasing Т. Femtosecond photomagnetic switching of spins in ferrimagnetic garnet films // Physical review letters.-2005.-Vol. 95, no. 4.- P. 047402. V.I. Belotelov and A.K. Zvezdin, Inverse transverse magneto-optical Kerr effect, Phys. Rev. В 86, 155133 (2012). Yoshimine, I.; Satoh, Т.; Iida, R.; Stupakiewicz, A.; Maziewski, A.; Shimura, T. Phase-Controllable Spin Wave Generation in Iron Garnet by Linearly Polarized Light Pulses. J. Appl. Phys. 2014, 116 (4), 043907. Shen, L.Q.; Zhou, L.F.; Shi, J.Y.; Tang, M; Zheng, Z.; Wu, D.; Zhou, S.M; Chen, L.Y.; Zhao, H.B. Dominant Role of Inverse Cotton-Mouton Effect in Ultrafast Stimulation of Magnetization Precession in Undoped Yttrium Iron Garnet Films by 400-nm Laser Pulses. Phys. Rev. B: Condens. Matter Mater. Phys. 2018, 97 (22), 224430.]. Подобное импульсное возбуждение спиновой магнитной подсистемы кристалла в малой ограниченной области пространства приводит к возникновению распространяющихся спиновых волн [Кимель А.В., Звездин А.К. Динамика намагниченности, индуцированная фемтосекундными импульсами света // Физика низких температур. - 2015. - Т. 41. - С. 878-886. Савочкин И.В., Кожаев М.А., Чернов А.И., Кузьмичев А.Н., Звездин А.К., Белотелов В.И. Динамика намагниченности, индуцированная фемтосекундными оптическими импульсами в эпитаксиальных пленках феррита-граната вблизи края зоны поглощения // Физика твердого тела. - 2017. - Т. 59. - С. 883-887. Чернов А., Кожаев М., Ветошко П. и др. Локальное зондирование магнитных пленок с помощью оптического возбуждения магнитостатических волн // Физика твердого тела. - 2016. - Т. 58, №6. - С. 1093-1098.]. Если такое магнитное возбуждение окажется замкнутым в пространственно-ограниченном резонаторе, то при определенных условиях возможно возникновение стоячих спиновых колебательных мод.It is known that in magneto-dielectric epitaxial films of ferrite garnets under the action of femtosecond pulses of coherent laser radiation, an effective magnetic field may arise, which leads to a dynamic change in magnetization as a result of the inverse magneto-optical Faraday effect when excited by circularly polarized radiation [Kovalenko V., Nagaev E .L. Photoinduced magnetism // Uspekhi Fizicheskikh Nauk.-1986.-T. 148.-S. 561-602. Kozhaev M.A., Chernov A.I., Savochkin I.V., Kuzmichev A.N., Zvezdin A.K., Belotelov V.I. Peculiarities of the inverse Faraday effect arising in ferrite garnet films exposed to femtosecond laser pulses // JETP Letters. - 2016. - T. 104. - S. 851-855. Van der Ziel J., Pershan P., Malmstrom L. Optically-induced magnetization resulting from the inverse Faraday effect // Physical Review Letters. - 1965. - Vol. 15, no. 5. - P. 190. Hansteen F., Kimel A., Kirilyuk A., Rasing T. Femtosecond photomagnetic switching of spins in ferrimagnetic garnet films // Physical review letters. - 2005. - Vol. 95, no. 4. - P. 047402.], or as a result of the inverse magneto-optical Kerr effect, the inverse Cotton-Moutton effect, as well as photoinduced anisotropy when excited by linearly polarized radiation [Hansteen F., Kimel A., Kirilyuk A., Rasing T. Femtosecond photomagnetic switching of spins in ferrimagnetic garnet films // Physical review letters.-2005.-Vol. 95, no. 4.- P. 047402. V.I. Belotelov and A.K. Zvezdin, Inverse transverse magneto-optical Kerr effect, Phys. Rev. B 86, 155133 (2012). Yoshimine, I.; Satoh, T.; Iida, R.; Stupakiewicz, A.; Maziewski, A.; Shimura, T. Phase-Controllable Spin Wave Generation in Iron Garnet by Linearly Polarized Light Pulses. J. Appl. Phys. 2014, 116(4), 043907. Shen, L.Q.; Zhou, L.F.; Shi, J.Y.; Tang, M; Zheng, Z.; Wu, D.; Zhou, S.M; Chen, L. Y.; Zhao, H.B. Dominant Role of Inverse Cotton-Mouton Effect in Ultrafast Stimulation of Magnetization Precession in Undoped Yttrium Iron Garnet Films by 400-nm Laser Pulses. Phys. Rev. B: Condensation. Matter Mater. Phys. 2018, 97 (22), 224430]. Such pulsed excitation of the spin magnetic subsystem of the crystal in a small limited area of space leads to the emergence of propagating spin waves [Kimel A.V., Zvezdin A.K. Dynamics of magnetization induced by femtosecond light pulses // Physics of Low Temperatures. - 2015. - T. 41. - S. 878-886. Savochkin I.V., Kozhaev M.A., Chernov A.I., Kuzmichev A.N., Zvezdin A.K., Belotelov V.I. Dynamics of magnetization induced by femtosecond optical pulses in epitaxial ferrite-garnet films near the edge of the absorption zone // Solid State Physics. - 2017. - T. 59. - S. 883-887. Chernov A., Kozhaev M., Vetoshko P. et al. Local probing of magnetic films using optical excitation of magnetostatic waves // Solid State Physics. - 2016. - V. 58, No. 6. - S. 1093-1098.]. If such a magnetic excitation turns out to be closed in a spatially limited resonator, then under certain conditions the appearance of standing spin vibrational modes is possible.

Подобное пространственное ограничение спин-волновой динамики может быть реализовано за счет микро- и наноструктурирования поверхности ЭПФГ в виде одно- и двумерных решеток [Чернов А., Кожаев М., Ветошко П. и др. Локальное зондирование магнитных пленок с помощью оптического возбуждения магнитостатических волн // Физика твердого тела. - 2016. - Т. 58, №6. - С. 1093-1098. A.V. Chumak, А.А. Serga, S. Wolff, В. Hillebrands, М.Р. Kostylev. Design and optimization of one-dimensional ferrite-film based magnonic crystals // Journal of Applied Physics 105, 083906 (2009); https://doi.org/10.1063/1.3098258. L. Halagacka, M. Vanwolleghem, F. Vaurette, J. Ben Youssef, K. Postava, et al.. Magnetoplasmonic nanograting geometry enables optical nonreciprocity sign control. Optics Express, Optical Society of America-OSA Publishing, 2018, 26 (24), pp. 31554.] средствами литографии с последующим травлением. Так подбирая различный период, скважность и глубину травления решеток можно создать условия для эффективного возбуждения стоячих спиновых мод разной частоты и разного порядка (с разным пространственным профилем). Кроме того, амплитуда стоячих спиновых волн может регулироваться за счет изменения параметров внешнего магнитного поля (направление и величина) и оптического источника возбуждения (поляризация, угол падения и длина волны).A similar spatial limitation of spin-wave dynamics can be implemented by micro- and nanostructuring of the EPPG surface in the form of one- and two-dimensional gratings [Chernov A., Kozhaev M., Vetoshko P. et al. Local probing of magnetic films using optical excitation of magnetostatic waves // Solid state physics. - 2016. - V. 58, No. 6. - S. 1093-1098. A.V. Chumak, A.A. Serga, S. Wolff, B. Hillebrands, M.R. Kostylev. Design and optimization of one-dimensional ferrite-film based magnonic crystals // Journal of Applied Physics 105, 083906 (2009); https://doi.org/10.1063/1.3098258 . L. Halageka, M. Vanwolleghem, F. Vaurette, J. Ben Youssef, K. Postava, et al.. Magnetoplasmonic nanograting geometry enables optical nonreciprocity sign control. Optics Express, Optical Society of America-OSA Publishing, 2018, 26 (24), pp. 31554.] by means of lithography followed by etching. Thus, by selecting a different period, duty cycle, and grating etching depth, it is possible to create conditions for the effective excitation of standing spin modes of different frequencies and different orders (with different spatial profiles). In addition, the amplitude of standing spin waves can be controlled by changing the parameters of the external magnetic field (direction and magnitude) and the optical excitation source (polarization, angle of incidence, and wavelength).

Известно достаточно большое количество способов возбуждения стоячих спиновых волн в эпитаксиальных пленках феррит-гранатов и устройств на их основе, реализующих данные способы. К таким способам возбуждения ССВ можно отнести полосковые антенны и полосковые резонаторы, волноводные резонаторы, коаксиальные ячейки. Для модуляции сигналов, а также выделения узких резонансных частот применяют микроструктурирование.A fairly large number of methods for excitation of standing spin waves in epitaxial films of ferrite garnets and devices based on them that implement these methods are known. Such methods of excitation of the SCB include strip antennas and strip resonators, waveguide resonators, and coaxial cells. Microstructuring is used to modulate signals, as well as to isolate narrow resonant frequencies.

Известен частотный фильтр СВЧ сигнала на магнитостатических волнах (Патент RU 2666968 С1 МПК Н01Р 1/20 (2006.01), опубл. 13.09.2018, Бюл. №26), содержащий подложку, размещенные на подложке магнитный элемент, выполненный из пленки железоиттриевого граната, пьезоэлектрический элемент с металлическими электродами, образованный на поверхности магнитного элемента, входной и выходной преобразователи магнитостатических волн, отличающийся тем, что магнитный элемент, представляющий собой магнонный кристалл, имеет форму протяженного прямоугольника с заостренными по продольной оси торцами и периодическими геометрическими неоднородностями в форме треугольных элементов, размещенных на противолежащих сторонах прямоугольника, причем период треугольных элементов выбран из условия образования брэгговской запрещенной зоны в диапазоне волновых чисел от 100 см-1 до 300 см-1; пьезоэлектрический элемент имеет длину, меньшую длины магнитного элемента, а входной и выходной преобразователи магнитостатических волн размещены на свободной поверхности магнитного элемента со стороны заостренных торцов, при этом наружный электрод пьезоэлектрического элемента выполнен сплошным, а электрод, прилегающий к поверхности магнитного элемента, имеет форму встречноштыревого преобразователя с периодом Т, выбранным из условия Т=2Р, где Р - период треугольных элементов.A frequency filter of a microwave signal on magnetostatic waves is known (Patent RU 2666968 C1 IPC H01R 1/20 (2006.01), publ. 13.09.2018, Bull. No. 26), containing a substrate, a magnetic element placed on the substrate, made of a film of yttrium iron garnet, piezoelectric element with metal electrodes formed on the surface of the magnetic element, input and output converters of magnetostatic waves, characterized in that the magnetic element, which is a magnonic crystal, has the shape of an extended rectangle with ends pointed along the longitudinal axis and periodic geometric inhomogeneities in the form of triangular elements placed on opposite sides of the rectangle, and the period of the triangular elements is selected from the condition of formation of the Bragg band gap in the range of wave numbers from 100 cm -1 to 300 cm -1 ; the piezoelectric element has a length less than the length of the magnetic element, and the input and output transducers of magnetostatic waves are placed on the free surface of the magnetic element from the side of the pointed ends, while the outer electrode of the piezoelectric element is solid, and the electrode adjacent to the surface of the magnetic element has the form of an interdigital transducer with a period T selected from the condition T=2P, where P is the period of the triangular elements.

В данном изобретении магнитостатические волны (стоячие спиновые волны) возбуждаются вдоль всего магнитного элемента с помощью микрополосковых преобразователей.In the present invention, magnetostatic waves (standing spin waves) are excited along the entire magnetic element using microstrip transducers.

Общим с заявляемым решением признаком является возможность возбуждения стоячих спиновых волн в пленке феррит-граната.Common feature with the claimed solution is the possibility of excitation of standing spin waves in a film of ferrite garnet.

Недостатком технического решения является принципиальная невозможность локального возбуждения ССВ в малой области образца, поскольку микрополосковые преобразователи (антенны) возбуждают динамику спиновой прецессии магнитной подсистемы во всем образце.The disadvantage of the technical solution is the fundamental impossibility of local excitation of SCR in a small area of the sample, since microstrip converters (antennas) excite the dynamics of the spin precession of the magnetic subsystem throughout the sample.

Известен функциональный элемент на магнитостатических спиновых волнах (Патент RU 2617143 C1 МПК Н01Р 1/215 (2006.01), опубл. 21.04.2017, Бюл. №12), содержащий ферромагнитную пленку, размещенную на подложке, микрополосковые преобразователи для возбуждения и приема магнитостатических спиновых волн (МСВ) в базовой ферромагнитной пленке, размещенные по краям пленки, внешний источник магнитного поля, отличающийся тем, что элемент имеет две пары микрополосковых преобразователей, которые образуют два параллельных линейных канала распространения МСВ, разнесенных друг от друга на расстояние, обеспечивающее размещение между указанными каналами резонатора МСВ, взаимодействующего с линейными каналами, каждый линейный канал распространения МСВ выполнен в виде системы одиночных цилиндрических включений из ферромагнитного материала, образованных в базовой ферромагнитной пленке и расположенных равномерно по длине канала, а резонатор МСВ представляет собой систему одиночных цилиндрических включений из ферромагнитного материала, образованных в базовой ферромагнитной пленке и расположенных равномерно по окружности, причем включения из ферромагнитного материала имеют большую намагниченность, чем базовая ферромагнитная пленка.A functional element on magnetostatic spin waves is known (Patent RU 2617143 C1 IPC H01R 1/215 (2006.01), publ. 04.21.2017, Bull. No. 12), containing a ferromagnetic film placed on a substrate, microstrip converters for excitation and reception of magnetostatic spin waves (MSV) in the base ferromagnetic film, located along the edges of the film, an external source of magnetic field, characterized in that the element has two pairs of microstrip transducers, which form two parallel linear channels of MSV propagation, spaced from each other by a distance that ensures placement between these channels of the MSW resonator interacting with linear channels, each linear MSW propagation channel is made in the form of a system of single cylindrical inclusions made of ferromagnetic material formed in the base ferromagnetic film and located uniformly along the length of the channel, and the MSW resonator is a system of single cylindrical inclusions made of ferromagnetic material formed in the base ferromagnetic film and evenly spaced around the circumference, and the inclusions of the ferromagnetic material have a higher magnetization than the base ferromagnetic film.

В данном изобретении магнитостатические (стоячие) спиновые волны возбуждаются в ферромагнитной пленке с помощью микрополосковых преобразователей, которые образуют два параллельных линейных канала распространения спиновых волн.In the present invention, magnetostatic (standing) spin waves are excited in a ferromagnetic film using microstrip transducers, which form two parallel linear spin wave propagation channels.

Общим с заявляемым решением признаком является возможность возбуждения стоячих спиновых волн не во всем образце пленки феррит-граната, а в некоторых выделенных областях.A common feature with the claimed solution is the possibility of excitation of standing spin waves not in the entire sample of the ferrite garnet film, but in some selected areas.

Недостатком технического решения является принципиальная невозможность локального возбуждения ССВ в микро- и нанообластях, поскольку микрополосковые преобразователи (антенны) возбуждают динамику спиновой прецессии магнитной подсистемы вдоль всего канала распространения спиновой волны, который занимает практически половину всей пленки.The disadvantage of the technical solution is the fundamental impossibility of local excitation of SSW in micro- and nano-domains, since microstrip converters (antennas) excite the dynamics of the spin precession of the magnetic subsystem along the entire spin wave propagation channel, which occupies almost half of the entire film.

Известен оптически управляемый переключатель на магнитостатических волнах (Патент RU 2727293 C1 МПК Н01Р 1/11 (2006.01), Н01Р 5/00 (2006.01), опубл. 21.07.2020, Бюл. №21), содержащий управляющий источник света и волноводную структуру, отличающийся тем, что волноводная структура выполнена из пленки железо-иттриевого граната, расположенной на подложке галлий-гадолиниевого граната, и имеет антенны, при этом пленка волноводной структуры выполнена подковообразной с внутренним радиусом скругления, равным ее ширине, а управляющий источник света расположен таким образом, чтобы направление излучения было ориентировано перпендикулярно области скругления пленки, антенны расположены на поверхности пленки железо-иттриевого граната вблизи ее краев, при этом длина антенны кратна ширине пленки.An optically controlled switch on magnetostatic waves is known (Patent RU 2727293 C1 IPC H01R 1/11 (2006.01), H01R 5/00 (2006.01), publ. the fact that the waveguide structure is made of a film of yttrium iron garnet located on a gallium-gadolinium garnet substrate and has antennas, while the film of the waveguide structure is made horseshoe-shaped with an inner rounding radius equal to its width, and the control light source is located in such a way that the radiation direction was oriented perpendicular to the film rounding region, the antennas were located on the surface of the yttrium iron garnet film near its edges, and the antenna length was a multiple of the film width.

В данном изобретении магнитостатические (стоячие спиновые) волны возбуждаются в пленке феррит-граната с помощью полосковых антенн, а управление распространением спиновой волны осуществляется при помощи облучения волновода светом от источника (лазера).In this invention, magnetostatic (standing spin) waves are excited in a ferrite garnet film using strip antennas, and the spin wave propagation is controlled by irradiating the waveguide with light from a source (laser).

Общим с заявляемым решением признаком является возможность возбуждения стоячих спиновых волн в пленке феррит-граната, а также использование лазера в качестве управляющего элемента.A common feature with the claimed solution is the possibility of excitation of standing spin waves in a ferrite garnet film, as well as the use of a laser as a control element.

Недостатком технического решения является принципиальная невозможность локального возбуждения ССВ в малой области образца, поскольку полосковые антенны возбуждают динамику спиновой прецессии магнитной подсистемы во всем образце.The disadvantage of the technical solution is the fundamental impossibility of local excitation of the SWR in a small area of the sample, since strip antennas excite the dynamics of the spin precession of the magnetic subsystem throughout the sample.

Известен функциональный компонент магноники на многослойной ферромагнитной структуре (Патент RU 2702915 C1 МПК Н01Р 1/218 (2006.01), опубл. 14.10.2019, Бюл. №29), содержащий подложку из немагнитного диэлектрика, ферромагнитные слои железо-иттриевого граната (ЖИГ), микрополосковые преобразователи для возбуждения и приема магнитостатических спиновых волн (МСВ), источник магнитного поля, отличающийся тем, что выполнен в виде многослойной 3D структуры, включающей внешний и внутренний ферромагнитные слои, отделенные друг от друга прослойкой немагнитного вещества и расположенные один над другим, при этом поверхность подложки в сечении имеет форму меандра, образованного совокупностью периодических канавок, продольная ось которых перпендикулярна направлению распространения МСВ, причем внешний и внутренний ферромагнитные слои имеют период, совпадающий с периодом образованных канавками на поверхности подложки выступов, боковых граней и пазов, а магнитное поле источника магнитного поля ориентировано перпендикулярно к плоскости подложки с возможностью возбуждения в обоих ферромагнитных слоях объемных МСВ.A functional component of magnonics on a multilayer ferromagnetic structure is known (Patent RU 2702915 C1 IPC H01R 1/218 (2006.01), publ. 10/14/2019, Bull. No. 29), containing a substrate of a non-magnetic dielectric, ferromagnetic layers of yttrium iron garnet (YIG), microstrip transducers for excitation and reception of magnetostatic spin waves (MSWs), a magnetic field source, characterized in that it is made in the form of a multilayer 3D structure, including external and internal ferromagnetic layers separated from each other by a layer of non-magnetic substance and located one above the other, while the surface of the substrate in cross section has the shape of a meander formed by a set of periodic grooves, the longitudinal axis of which is perpendicular to the direction of MSW propagation, and the outer and inner ferromagnetic layers have a period coinciding with the period of the protrusions, side faces and grooves formed by the grooves on the substrate surface, and the magnetic field of the magnetic source landmark fields but perpendicular to the plane of the substrate with the possibility of excitation in both ferromagnetic layers of bulk MSWs.

В данном изобретении магнитостатические (стоячие) спиновые волны возбуждаются в пленке феррит-граната с помощью микрополосковых преобразователей.In the present invention, magnetostatic (standing) spin waves are excited in a ferrite garnet film using microstrip transducers.

Общим с заявляемым решением признаком является возможность возбуждения стоячих спиновых волн в пленке феррит-граната.Common feature with the claimed solution is the possibility of excitation of standing spin waves in a film of ferrite garnet.

Недостатком технического решения является принципиальная невозможность локального возбуждения ССВ в малой области образца, поскольку микрополосковые преобразователи возбуждают динамику спиновой прецессии магнитной подсистемы во всем образце.The disadvantage of the technical solution is the fundamental impossibility of local excitation of the SCR in a small area of the sample, since microstrip converters excite the dynamics of the spin precession of the magnetic subsystem throughout the sample.

В качестве прототипа выбран управляемый электрическим полем функциональный элемент магноники (Патент RU 2745541 С1 МПК Н01Р 1/22 (2006.01), опубл. 26.03.2021, Бюл. №9), содержащий немагнитную подложку, на поверхности которой образована структура, имеющая канавки в форме меандра, продольная ось которых перпендикулярна направлению распространения магнитостатических волн (МСВ), покрытая ферромагнитной пленкой из железо-иттриевого граната, и микрополосковые преобразователи для возбуждения и приема МСВ в ферромагнитной пленке, источник магнитного поля, отличающийся тем, что подложка выполнена из пьезокерамического материала и имеет протяженный прямолинейный участок в форме бруска и V-образное расширение на конце, при этом преобразователь для возбуждения МСВ размещен со стороны прямолинейного участка, а два преобразователя для приема МСВ - на расширенном участке с возможностью ответвления и мультиплексирования входного сигнала, причем канавки в форме меандра размещены на прямолинейном участке со стороны преобразователя для возбуждения МСВ, магнитное поле источника магнитного поля ориентировано параллельно упомянутым продольным осям канавок, а электроды для приложения к подложке управляющего электрического поля размещены на боковых гранях бруска с возможностью пьезомагнитного взаимодействия в структуре для изменения положения и создания дополнительной запрещенной зоны в спектре МСВ.As a prototype, an electric field-controlled functional element of magnonics (Patent RU 2745541 C1 IPC H01R 1/22 (2006.01), publ. meander, the longitudinal axis of which is perpendicular to the direction of propagation of magnetostatic waves (MSWs), covered with a ferromagnetic film of yttrium iron garnet, and microstrip transducers for excitation and reception of MSWs in a ferromagnetic film, a magnetic field source, characterized in that the substrate is made of a piezoceramic material and has an extended straight section in the form of a bar and a V-shaped extension at the end, while the transducer for excitation of the MCB is located on the side of the rectilinear section, and two transducers for receiving the MCB are located on the extended section with the possibility of branching and multiplexing the input signal, moreover, the grooves in the form of a meander are placed on a straight line On the side of the transducer for excitation of the MSW, the magnetic field of the magnetic field source is oriented parallel to the aforementioned longitudinal axes of the grooves, and the electrodes for applying the control electric field to the substrate are placed on the side faces of the bar with the possibility of piezomagnetic interaction in the structure to change the position and create an additional band gap in the spectrum MSV.

В данном изобретении магнитостатические (стоячие) спиновые волны возбуждаются в пленке феррит-граната с помощью микрополосковых преобразователей.In the present invention, magnetostatic (standing) spin waves are excited in a ferrite garnet film using microstrip transducers.

Недостатком технического решения является принципиальная невозможность локального возбуждения магнитостатических волн (стоячих спиновых волн) в малой области образца, поскольку микрополосковые преобразователи возбуждают динамику спиновой прецессии магнитной подсистемы во всем образце.The disadvantage of the technical solution is the fundamental impossibility of local excitation of magnetostatic waves (standing spin waves) in a small area of the sample, since microstrip converters excite the dynamics of the spin precession of the magnetic subsystem throughout the sample.

Техническим результатом заявляемого изобретения является существенное повышение эффективности и скорости динамического оптомагнитного управления спиновой динамикой для возбуждения стоячих спиновых волн в магнитных эпитаксиальных пленках феррит-гранатов, возможность перестройки частоты и порядка возбуждаемых ССВ при изменении величины внешнего магнитного поля и параметров возбуждающего излучения, а также принципиальная возможность возбуждения и регистрации ССВ в сверхмалой области образца, сопоставимой с диаметром пятна фокусировки лазерного луча, при этом размер области возбуждения физически ограничивается лишь дифракционным пределом.The technical result of the claimed invention is a significant increase in the efficiency and speed of dynamic optomagnetic control of spin dynamics for the excitation of standing spin waves in magnetic epitaxial films of ferrite garnets, the possibility of tuning the frequency and order of the excited CERs when changing the magnitude of the external magnetic field and the parameters of the exciting radiation, as well as the fundamental possibility excitation and registration of SWV in an ultra-small region of the sample, comparable to the diameter of the focusing spot of the laser beam, while the size of the excitation region is physically limited only by the diffraction limit.

Способ возбуждения стоячих спиновых волн в наноструктурированных эпитаксиальных пленках феррит-граната с помощью фемтосекундных лазерных импульсов включает выполнение на поверхности ЭПФГ нанотекстурирования средствами нанолитографии в виде пространственной одномерной решетки, имеющей профиль сечения в виде меандра, помещение образца во внешнее постоянное магнитное поле, облучение поверхности образца фемтосекундными импульсами когерентного линейно-поляризованного лазерного излучения, при этом период, скважность и глубина травления одномерной решетки подбираются в зависимости от требуемой частоты ССВ, а толщина ЭПФГ подбирается так, чтоб травление происходило не до подложки, а часть пленки оставалась на дне канавок травления, период одномерной решетки может изменяться в пределах 400-1000 нм, скважность решетки может изменяться в пределах 200-500 нм, глубина травления может изменяться в пределах 200-500 нм, длина волны возбуждающего излучения может изменяться в пределах 400-1500 нм, длительность импульсов может изменяться в пределах 50-500 фс, частота следования импульсов может изменяться в пределах 0-0.2 ГГц, внешнее постоянное иагнитное поле может изменяться в пределах 5-2000 Э. Регистрация ССВ осуществляется с помощью измерения величины эффекта Фарадея при облучении поверхности образца фемтосекундными лазерными импульсами, имеющими фиксированный сдвиг по времени относительно импульсов возбуждающего излучения, при этом длина волны регистрирующего излучения может изменяться в пределах 400-1500 нм, а частота следования импульсов в точности равна частоте следования импульсов возбуждающего излучения.The method for excitation of standing spin waves in nanostructured epitaxial ferrite garnet films using femtosecond laser pulses includes performing nanotexturing on the surface of the EPPG using nanolithography in the form of a spatial one-dimensional grating having a cross section profile in the form of a meander, placing the sample in an external constant magnetic field, irradiating the sample surface with femtosecond pulses of coherent linearly polarized laser radiation, while the period, duty cycle and depth of etching of the one-dimensional grating are selected depending on the required frequency of the SCR, and the thickness of the EPPG is selected so that etching does not occur up to the substrate, and part of the film remains at the bottom of the etching grooves, the period of the one-dimensional grating can vary within 400-1000 nm, grating duty cycle can vary within 200-500 nm, etching depth can vary within 200-500 nm, excitation wavelength can vary within 400-1500 nm, duration The pulse width can vary within 50–500 fs, the pulse repetition rate can vary within 0–0.2 GHz, and the external constant magnetic field can vary within 5–2000 Oe. laser pulses having a fixed time shift relative to the exciting radiation pulses, while the wavelength of the recording radiation can vary within 400-1500 nm, and the pulse repetition rate is exactly equal to the repetition frequency of the exciting radiation pulses.

Общими с заявляемым решением признаками прототипа являются использование магнитной пленки феррит-граната, внешний профиль которой выполнен в виде одномерной решетки (меандра), помещение пленки во внешнее магнитное поле, возбуждение спиновой динамики в виде стоячих спиновых (магнитостатических) волн. При этом в прототипе возбуждение и регистрация стоячих спиновых (магнитостатических) волн осуществляется с помощью микрополосковых преобразователей.Common features of the prototype with the claimed solution are the use of a ferrite garnet magnetic film, the outer profile of which is made in the form of a one-dimensional lattice (meander), placing the film in an external magnetic field, excitation of spin dynamics in the form of standing spin (magnetostatic) waves. In this case, in the prototype, the excitation and registration of standing spin (magnetostatic) waves is carried out using microstrip transducers.

Отличительными признаками изобретения являются:The distinguishing features of the invention are:

- выполнение текстурирования непосредственно магнитной пленки, а не подложки;- performing texturing directly on the magnetic film, and not on the substrate;

- глубина текстурирования выполняется меньше, чем толщина магнитной пленки- texturing depth is less than the thickness of the magnetic film

возбуждение стоячих спиновых волн осуществляется с помощью фемтосекундных импульсов когерентного линейно-поляризованного лазерного излучения;excitation of standing spin waves is carried out using femtosecond pulses of coherent linearly polarized laser radiation;

- возможность перестройки частоты и порядка возбуждаемой стоячей спиновой волны при изменении длины волны возбуждающего лазерного излучения- the possibility of tuning the frequency and order of the excited standing spin wave when changing the wavelength of the exciting laser radiation

- регистрация стоячих спиновых волн осуществляется с помощью фемтосекундных импульсов когерентного плоско поляризованного лазерного излучения, сдвинутых по времени относительно импульсов возбуждающего излучения.- registration of standing spin waves is carried out using femtosecond pulses of coherent plane polarized laser radiation, shifted in time relative to the pulses of exciting radiation.

Совокупность отличительных и ограничительных признаков обеспечивает изобретательский уровень заявленного технического решения.The combination of distinctive and restrictive features provides the inventive step of the claimed technical solution.

В заявляемом способе используют принцип возбуждения спиновой динамики в виде стоячих спиновых волн в одномерной решетке, выполненной с помощью нанотекстурирования эпитаксиальной пленки феррит-граната, за счет создания локальной намагниченности в сверхмалой области образца при ее облучении фемтосекундными импульсами когерентного линейно-поляризованного лазерного излучения.The claimed method uses the principle of excitation of spin dynamics in the form of standing spin waves in a one-dimensional grating, made by nanotexturing an epitaxial film of ferrite garnet, by creating local magnetization in an ultra-small region of the sample when it is irradiated with femtosecond pulses of coherent linearly polarized laser radiation.

В основу заявляемого изобретения положена возможность возбуждения спиновой динамики в результате кратковременного изменения намагниченности в сверхмалой области образца за счет обратного магнитооптического эффекта Коттона-Мутона при облучении данной области фемтосекундными импульсами когерентного линейно-поляризованного лазерного излучения. Разработанный способ возбуждения стоячих спиновых волн в эпитаксиальных пленках феррит-граната с помощью фемтосекундных лазерных импульсов позволяет создавать на базе монокристаллических эпитаксиальных пленок феррит-гранатов оптически управляемые фильтры, модуляторы и маршрутизаторы СВЧ-волн, логические элементы, преобразователи сигналов и может быть использовано в области спинтроники, магноники и СВЧ-техники, при проектировании квантовых вычислительных устройств и т.д.The claimed invention is based on the possibility of excitation of spin dynamics as a result of a short-term change in magnetization in an ultra-small region of the sample due to the inverse magneto-optical Cotton-Mouton effect when this region is irradiated with femtosecond pulses of coherent linearly polarized laser radiation. The developed method for excitation of standing spin waves in epitaxial ferrite garnet films using femtosecond laser pulses makes it possible to create optically controlled filters, modulators and routers of microwave waves, logic elements, signal converters based on single-crystal epitaxial films of ferrite garnets, and can be used in the field of spintronics. , magnonics and microwave technology, in the design of quantum computing devices, etc.

Изобретение поясняется фигурами, где:The invention is illustrated by figures, where:

Фиг. 1 - общая схема конструкции устройства и схема способа возбуждения ССВ;Fig. 1 is a general diagram of the design of the device and a diagram of the method of excitation of the CER;

Фиг. 2 - чертеж поперечного сечения одномерной решетки в виде прямоугольного меандра;Fig. 2 is a drawing of a cross section of a one-dimensional lattice in the form of a rectangular meander;

Фиг. 3 - снимок одномерной решетки на поверхности ЭПФГ в виде прямоугольного меандра (растровый электронный микроскоп);Fig. 3 - snapshot of a one-dimensional grating on the surface of the EPPG in the form of a rectangular meander (scanning electron microscope);

Фиг. 4 - график регистрации ССВ Позициями на чертежах обозначены:Fig. 4 - CER registration schedule The positions in the drawings indicate:

1 - подложка из монокристалла гадолиний-галлиевого граната (ГГГ);1 - substrate from a single crystal of gadolinium-gallium garnet (GGG);

2 - эпитаксиальная пленка феррит-граната (ЭПФГ);2 - epitaxial film of ferrite garnet (EPFG);

Способ реализуют следующим образом (Фиг. 1). На подложке 1 из немагнитного гадолиний-галлиевого граната (ГГГ) выращивается методом жидкофазной эпитаксии монокристаллическая эпитаксиальная пленка феррит-граната (ЭПФГ) 2. На поверхности ЭПФГ 2 методом нанолитографии выполняется нанотекстурирование в виде одномерной решетки, имеющей сечение в форме прямоугольного меандра, при чем травление выполняется не на всю глубину пленки 2. На пленку 2 в точку возбуждения под углом θ направляется луч монохроматического линейно-поляризованного лазерного излучения в виде последовательных фемтосекундных импульсов (возбуждающее излучение), а в точку регистрации ССВ направляется другой луч монохроматического линейно-поляризованного лазерного излучения в виде последовательных фемтосекундных импульсов (регистрирующее излучение), при этом импульсы регистрирующего излучения сдвинуты по времени на фиксированное значение относительно импульсов возбуждающего излучения. Возбуждение спиновой динамики в виде ССВ осуществляется за счет обратного эффекта Коттона-Мутона, а регистрация ССВ осуществляется за счет прямого эффекта Фарадея, для этого анализируется угол поворота плоскости поляризации излучения, прошедшего через образец в точке регистрации.The method is implemented as follows (Fig. 1). A single-crystal epitaxial film of ferrite garnet (EPG) 2 is grown on substrate 1 from non-magnetic gadolinium-gallium garnet (GGG) by liquid-phase epitaxy. is not carried out over the entire depth of film 2. A beam of monochromatic linearly polarized laser radiation is directed to film 2 at an angle θ in the form of successive femtosecond pulses (exciting radiation), and another beam of monochromatic linearly polarized laser radiation is in the form of successive femtosecond pulses (recording radiation), while the pulses of the recording radiation are shifted in time by a fixed value relative to the pulses of the exciting radiation. The excitation of spin dynamics in the form of SSW is carried out due to the inverse Cotton-Mouton effect, and the registration of SSW is carried out due to the direct Faraday effect; for this, the angle of rotation of the polarization plane of the radiation that has passed through the sample at the registration point is analyzed.

На Фиг. 2 показано сечение одномерной решетки на поверхности ЭПФГ в форме прямоугольного меандра. Здесь толщина ЭПФГ обозначена h, а толщина слоя на дне канавок травления h0, тогда глубина травления канавок составляет h-h0. Период решетки обозначен d, а скважность d0, соответственно.On FIG. Figure 2 shows a section of a one-dimensional lattice on the surface of an EPPG in the form of a rectangular meander. Here, the thickness of the EPPG is denoted by h, and the thickness of the layer at the bottom of the etching grooves is h 0 , then the etching depth of the grooves is hh 0 . The grating period is denoted by d, and the duty cycle is d 0 , respectively.

На Фиг. 3 представлен снимок одномерной решетки на поверхности ЭПФГ в виде прямоугольного меандра, изготовленной в соответствии с чертежом на Фиг. 2. Снимок сделан с помощью растрового электронного микроскопа, на снимке показан масштабный отрезок. Монокристаллическая эпитаксиальная пленка катион-замещенного феррит-граната с номинальным составом (BiLu)3(FeGa)5O12 была выращена методом жидкофазной эпитаксии из раствор-расплава на подложке из гадолиний галлиевого граната толщиной 500 мкм с ориентацией поверхности в кристаллографической плоскости (111). В данном случае толщина пленки ЭПФГ составляла h=300 нм, толщина слоя на дне канавок травления h0=75 нм, а глубина h-h0=225 нм. Период решетки составлял d=450 нм, а скважность d0=225 нм. Решетка в виде прямоугольного меандра была выполнена с помощью электронной литографии с последующим ионным травлением. Область литографии на поверхности образца составила 0,5 × 0,5 мм.On FIG. 3 shows a snapshot of a one-dimensional grating on the surface of the EPPG in the form of a rectangular meander, made in accordance with the drawing in Fig. 2. The picture was taken using a scanning electron microscope; the picture shows a scale bar. A single-crystal epitaxial film of cation-substituted ferrite garnet with the nominal composition (BiLu) 3 (FeGa) 5 O 12 was grown by liquid-phase epitaxy from a solution melt on a gadolinium gallium garnet substrate 500 μm thick with the surface oriented in the (111) crystallographic plane. In this case, the thickness of the EPPG film was h=300 nm, the thickness of the layer at the bottom of the etching grooves h 0 =75 nm, and the depth hh 0 =225 nm. The grating period was d=450 nm, and the duty cycle d 0 =225 nm. The grating in the form of a rectangular meander was made using electron lithography followed by ion etching. The lithography area on the sample surface was 0.5 × 0.5 mm.

Образец ЭПФГ с одномерной решеткой помешался во внешнее постоянное магнитное поле напряженностью 870 Э, которое было направлено вдоль оси х (Фиг. 1) в плоскости пленки, перпендикулярно решетке. Поверхность решетки облучалась когерентным лазерным излучением (длина волны λ=885 нм) с линейной поляризацией (возбуждающее излучение). Излучение представляло собой последовательность импульсов длительностью 250 фс с частотой следования 80 МГц. Мощность излучения 15 мВт, угол падения θ=5°. Регистрация ССВ осуществлялась с помощью когерентного лазерного излучения (длина волны λ=427,5 нм) с линейной поляризацией (регистрирующее излучение). Излучение представляло собой последовательность импульсов длительностью 250 фс с частотой следования 80 МГц, при этом импульсы регистрирующего излучения сдвигались по времени на величины от -0.2 нс до 2.5 нс относительно импульсов возбуждающего излучения с помощью оптической линии задержки. На Фиг. 4 показан график регистрации ССВ с помощью прямого эффекта Фарадея, для этого анализировался угол поворота плоскости поляризации регистрирующего излучения, прошедшего через образец в точке исследования. Временная задержка обеспечивалась фазовым сдвигом импульсов возбуждающего и регистрирующего излучения. Для данной конфигурации реализовано одновременное возбуждение ССВ нулевого порядка с частотой 2,3 ГГц, первого порядка с частотой 3.1 ГГц и второго порядка с частотой 3.9 ГГц.An EPPG sample with a one-dimensional grating was placed in an external constant magnetic field with a strength of 870 Oe, which was directed along the x-axis (Fig. 1) in the film plane, perpendicular to the grating. The grating surface was irradiated with coherent laser radiation (wavelength λ=885 nm) with linear polarization (exciting radiation). The radiation was a sequence of pulses with a duration of 250 fs and a repetition rate of 80 MHz. Radiation power 15 mW, angle of incidence θ=5°. Registration of SWV was carried out using coherent laser radiation (wavelength λ=427.5 nm) with linear polarization (recording radiation). The radiation was a sequence of pulses with a duration of 250 fs and a repetition rate of 80 MHz, while the pulses of the recording radiation were shifted in time by values from -0.2 ns to 2.5 ns with respect to the pulses of the exciting radiation using an optical delay line. On FIG. Figure 4 shows a graph of the registration of SWR using the direct Faraday effect; for this, the angle of rotation of the polarization plane of the recording radiation that passed through the sample at the point of study was analyzed. The time delay was provided by the phase shift of the pulses of the exciting and recording radiation. For this configuration, simultaneous excitation of the zero-order SWR with a frequency of 2.3 GHz, the first order with a frequency of 3.1 GHz, and the second order with a frequency of 3.9 GHz is implemented.

Данный способ имеет ряд преимуществ:This method has several advantages:

- возможность сверхбыстрого возбуждения спиновой динамики в виде ССВ в течение длительности одного фемтосекундного импульса;- the possibility of ultrafast excitation of spin dynamics in the form of SCR during the duration of one femtosecond pulse;

- возможность возбуждения ССВ в очень малой области образца, физически ограниченной только дифракционным пределом;- the possibility of excitation of SWV in a very small area of the sample, physically limited only by the diffraction limit;

- возможность регулирования амплитуда ССВ за счет изменения параметров внешнего магнитного поля (направление и величина) и оптического источника возбуждения (поляризация, угол падения и длина волны);- the ability to control the amplitude of the SWR by changing the parameters of the external magnetic field (direction and magnitude) and the optical source of excitation (polarization, angle of incidence and wavelength);

- возможность возбуждения ССВ разной частоты и длины волны (разного порядка) за счет варьирования параметров меандра решетки (период, скважность, глубина травления) и оптического источника возбуждения (угол падения и длина волны);- the possibility of excitation of SWS of different frequencies and wavelengths (of different orders) by varying the parameters of the grating meander (period, duty cycle, etching depth) and the optical excitation source (angle of incidence and wavelength);

- возможность регистрации и исследования временной динамики, профиля и пространственного распределения ССВ.- the possibility of recording and studying the temporal dynamics, profile and spatial distribution of CER.

Claims (1)

Способ локального, ограниченного дифракционным пределом, возбуждения стоячих спиновых волн в наноструктурированной эпитаксиальной пленке из феррит-граната, полученной на подложке из гадолиний галлиевого граната, с помощью фемтосекундного импульсного когерентного лазерного линейно-поляризованного излучения, включающий выполнение профиля эпитаксиальной пленки феррит-граната в виде одномерной решетки с сечением в виде прямоугольного меандра и помещение упомянутой подложки с пленкой из феррит-граната во внешнее постоянное магнитное поле, отличающийся тем, что выполнение указанного профиля эпитаксиальной пленки феррит-граната осуществляют посредством нанолитографии, при этом период одномерной решетки составляет 400-1000 нм, а глубина травления канавок решетки, составляющая 200-500 нм, меньше толщины пленки, упомянутую подложку с пленкой из феррит-граната помещают во внешнее постоянное магнитное поле напряженностью 5-2000 Э и проводят облучение поверхности эпитаксиальной наноструктурированной пленки феррит-граната указанного профиля фемтосекундным импульсным когерентным линейно-поляризованным лазерным излучением, обеспечивающим возбуждение стоячих спиновых волн, при этом длина волны возбуждающего излучения составляет 400-1500 нм, длительность импульсов - 50-500 фс и частота следования до 0,2 ГГц.A method for local, limited by the diffraction limit, excitation of standing spin waves in a nanostructured ferrite garnet epitaxial film obtained on a gadolinium gallium garnet substrate using femtosecond pulsed coherent laser linearly polarized radiation, which includes making the profile of the ferrite garnet epitaxial film in the form of a one-dimensional gratings with a cross section in the form of a rectangular meander and placing said substrate with a film of ferrite garnet in an external constant magnetic field, characterized in that the implementation of the specified profile of the epitaxial ferrite garnet film is carried out by nanolithography, while the one-dimensional grating period is 400-1000 nm, and the etching depth of the grating grooves, which is 200-500 nm, is less than the film thickness, the mentioned substrate with a film of ferrite garnet is placed in an external constant magnetic field with a strength of 5-2000 Oe and the surface of the epitaxial nanostructured surface is irradiated. th film of ferrite garnet of the specified profile by femtosecond pulsed coherent linearly polarized laser radiation, which provides excitation of standing spin waves, while the wavelength of the exciting radiation is 400-1500 nm, the pulse duration is 50-500 fs and the repetition rate is up to 0.2 GHz.
RU2021130408A 2021-10-18 Method for excitation of standing spin waves in nanostructured epitaxial ferrite garnet films using femtosecond laser pulses RU2777497C1 (en)

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2777497C1 true RU2777497C1 (en) 2022-08-04

Family

ID=

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU219642A1 (en) * Я. А. Моносов Институт радиотехники , электроники СССР METHOD OF EXCITATION OF SPIN VIBRATIONS IN FERROMAGNETIC CRYSTAL
RU2061112C1 (en) * 1992-01-29 1996-05-27 Научно-исследовательский институт материалов электронной техники Epitaxial ferrite carnet structure
JP2008514060A (en) * 2004-09-15 2008-05-01 コミサリア、ア、レネルジ、アトミク Ferromagnetic thin film tuned microwave oscillator
WO2019219642A1 (en) * 2018-05-14 2019-11-21 Imec Vzw Spin wave resonator
RU2745541C1 (en) * 2020-08-06 2021-03-26 Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт радиотехники и электроники им. В.А. Котельникова Российской академии наук Electric field-controlled functional element of magnonics

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU219642A1 (en) * Я. А. Моносов Институт радиотехники , электроники СССР METHOD OF EXCITATION OF SPIN VIBRATIONS IN FERROMAGNETIC CRYSTAL
RU2061112C1 (en) * 1992-01-29 1996-05-27 Научно-исследовательский институт материалов электронной техники Epitaxial ferrite carnet structure
JP2008514060A (en) * 2004-09-15 2008-05-01 コミサリア、ア、レネルジ、アトミク Ferromagnetic thin film tuned microwave oscillator
WO2019219642A1 (en) * 2018-05-14 2019-11-21 Imec Vzw Spin wave resonator
RU2745541C1 (en) * 2020-08-06 2021-03-26 Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт радиотехники и электроники им. В.А. Котельникова Российской академии наук Electric field-controlled functional element of magnonics

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Chumak et al. Magnonic crystals for data processing
An et al. Coherent long-range transfer of angular momentum between magnon Kittel modes by phonons
Sadovnikov et al. Spin-wave drop filter based on asymmetric side-coupled magnonic crystals
Chumak Magnon spintronics: Fundamentals of magnon-based computing
Sheshukova et al. Multimode propagation of magnetostatic waves in a width-modulated yttrium-iron-garnet waveguide
Mansfeld et al. Spin wave diffraction and perfect imaging of a grating
Davies et al. Generation of propagating spin waves from regions of increased dynamic demagnetising field near magnetic antidots
Khokhlov et al. Optical excitation of propagating magnetostatic waves in an epitaxial Galfenol film by an ultrafast magnetic anisotropy change
Goncalves et al. Collective resonant dynamics of the chiral spin soliton lattice in a monoaxial chiral magnetic crystal
Sadovnikov et al. Magnon straintronics to control spin-wave computation: Strain reconfigurable magnonic-crystal directional coupler
Kolosvetov et al. Concept of the optomagnonic logic operation
Shavrov et al. Magnetostatic waves in inhomogeneous fields
Beginin et al. Collective and localized modes in 3D magnonic crystals
Gubanov et al. Frequency-selective spin-wave propagation in magnonic waveguide with a local laser-heated region
Bozhko et al. Unconventional spin currents in magnetic films
Levchenko et al. Review on spin-wave RF applications
Litvinenko et al. Brillouin light scattering spectroscopy of magneto-acoustic resonances in a thin-film garnet resonator
Watanabe et al. Observation of long-lived coherent spin precession in orthoferrite ErFeO3 induced by terahertz magnetic fields
Deb et al. Controlling high-frequency spin-wave dynamics using double-pulse laser excitation
Martyshkin et al. Magnonic interconnections: Spin-wave propagation across two-dimensional and three-dimensional junctions between yttrium iron garnet magnonic stripes
Kryshtal et al. Nonreciprocity of spin waves in magnonic crystals created by surface acoustic waves in structures with yttrium iron garnet
CN104820298B (en) A kind of TM TE magneto-optic modulators based on BiLuIG films
RU2777497C1 (en) Method for excitation of standing spin waves in nanostructured epitaxial ferrite garnet films using femtosecond laser pulses
Wang et al. Spin-wave diffraction, caustic beam emission, and Talbot carpets in a yttrium iron garnet film with magnonic Fabry-Perot resonator gratings
Davídková et al. Nanoscale spin-wave frequency-selective limiter for 5G technology