Magnon-fotonnaya gibridizatsiya mod v strukture elektromagnitnyy rezonator/ferromagnitnaya plenka

Cover Page

Cite item

Full Text

Open Access Open Access
Restricted Access Access granted
Restricted Access Subscription Access

Abstract

В работе впервые выполнено полное численное моделирование магион-фотонной гибридизации в технологически простой системе на основе пленки железо-иттриевого граната и сверхвысокочастотного резонатора, интегрированного в микрополосковую линию, с использованием пакета ANSYS HFSS. Показано характерное расщепление резонансных частот (антикроссинг), свидетельствующее о реализации режима сильной связи между магнонными и фотонными модами. Получена величина относительного расщепления частот порядка ~ 6 · 10-2. Кроме того, исследовано влияние пространственного положения железо-иттриевого граната резонатора на параметры гибридных состояний и продемонстрирована возможность управления частотой гибридизации за счет подстройки параметров резонатора. Результаты демонстрируют возможность реализации сильной магион-фотонной связи в простой и легко воспроизводимой микрополосковой структуре и могут быть использованы при проектировании сенсоров, перестраиваемых сверхвысокочастотных фильтров и элементов гибридных магнонных или квантовых систем.

References

  1. H. Huebl, C. W. Zollitsch, J. Lotze, F. Hocke, M. Greifenstein, A. Marx, R. Gross, and S. T. B. Goennenwein, Phys. Rev. Lett. 111(12), 127003 (2013).
  2. X. Zhang, C. Zou, L. Jiang, and H. X. Tang, J. Appl. Phys. 119(2), 023905 (2016).
  3. Y. P. Wang, G. Q. Zhang, D. Zhang, T. F. Li, C. M. Hu, and J. Q. You, Phys. Rev. Lett. 120(5), 057202 (2018).
  4. S. Kaur, B. M. Yao, J. W. Rao, Y. S. Gui, and C. M. Hu, Appl. Phys. Lett. 109(3), 032411 (2016).
  5. B. H. Bennukuf, B. B. Epеменко, Э. В. Матюшкин, Письма в ЖЭТФ 27, 239 (1978).
  6. Z. J. Tay, W. T. Soh, and C. K. Ong, J. Magn. Magn. Mater. 451, 235 (2018).
  7. L. L. V. Abdurakhimov, Y. M. Bunkov, and D. Konstantinov, Phys. Rev. Lett. 114(22), 226402 (2015).
  8. L. Bai, K. Blanchette, M. Harder, Y. P. Chen, X. Fan, J. Q. Xiao, and C. M. Hu, IEEE Trans. Magn. 52(7), 1 (2016).
  9. C. B. Гришин, B. C. Гришин, B. B. Гурзо, Ю. П. Шараевский, Радиотехника и электроника 48(6), 724 (2003).
  10. D. Zhang, C. L. Zou, L. Jiang, and H. X. Tang, Phys. Rev. Lett. 113, 156401 (2014).
  11. Y. P. Wang, G. Q. Zhang, D. Zhang, X. Q. Luo, W. Xiong, S. P. Wang, T. F. Li, C. M. Hu, and J. Q. You, Phys. Rev. B 94(22), 224410 (2016).
  12. Ю. В. Гуляев, П. Е. Зильберман, Г. Т. Казаков, Письма в ЖЭТФ 34, 500 (1981).
  13. Y. Shi, D. Zhang, C. Zhang, C. Jiang, and G. Chai, J. Phys. D: Appl. Phys. 52(30), 305001 (2019).
  14. G. Q. Zhang, Y. P. Wang, and J. Q. You, Sci. China Phys. Mech. Astron. 62, 987612 (2019).
  15. B. M. Yao, Y. S. Gui, Y. Xiao, H. Guo, X. S. Chen, W. Lu, C. L. Chien, and C.-M. Hu, Phys. Rev. B 92, 184407 (2015).
  16. B. Bhoi, B. Kim, S. H. Jang, J. Kim, J. Yang, Y. J. Cho, and S. K. Kim, Phys. Rev. B 99, 134426 (2019).
  17. M. Goryachev, W. G. Farr, D. L. Creedon, Y. Fan, M. Kostylev, and M. E. Tobar, Phys. Rev. Applied 2(5), 054002 (2014).
  18. B. Bhoi and S.-K. Kim, Solid State Phys. 70, 1 (2019).
  19. S. Verma, A. Maurya, R. Singh, and B. Bhoi, J. Supercond. Nov. Magn. 37(5-7), 1163 (2024).
  20. M. T. Kaffash, D. Wagle, A. Rai, T. Meyer, J. Q. Xiao, and M. B. Jungfleisch, Quantum Sci. Technol. 8, 01LT02 (2023).
  21. G. Flower, M. Goryachev, J. Bourhill, and M. E. Tobar, New J. Phys. 21, 095004 (2019).
  22. M. Vafadar Yengejeh and B. Rameev, Appl. Magn. Reson. 54(4), 581 (2023).
  23. A. B. Гуревич, Магнитные колебания и волны, Физматгиз, М. (1960).
  24. C. A. Никитов, A. P. Сафин, Д. В. Калябин, A. В. Дроздовский, M. И. Куркин, И. В. Лисенков, B. A. Маломед, A. В. Садовников, С. E. Шешукова, A. H. Славин, A. K. Звездин, Успехи физических наук 63, 945 (2020).
  25. Л. Д. Ландау, E. M. Лифшиц, Физический журнал Советского Союза 8, 153 (1935).
  26. M. C. Hickey and J. S. Moodera, Phys. Rev. Lett. 102, 137601 (2009).
  27. C. Kittel, Phys. Rev. 73(2), 155 (1948).
  28. L. R. Walker, Phys. Rev. 105(2), 390 (1957).
  29. T. Mewes and C. Mewes, Ferromagnetic Resonance, in: H. Kronmuller, S. Parkin (editors), Handbook of Magnetism and Advanced Magnetic Materials, Wiley-VCH, Weinheim (2021).
  30. H. J. von Bardeleben, J. L. Cantin, Y. Dumont, and N. Zouari, Ferromagnetic Resonance Spectroscopy: Basics and Applications, in: A. Yelon, D. J. Sellmyer (editors), Magnetic Characterization Techniques for Nanomaterials, Springer, Cham (2020), p. 339.
  31. B. H. Bennukuf, B. B. Epеменко, Э. В. Матюшкин, Письма в ЖЭТФ 72, 1518 (1977).
  32. D. M. Pozar, Microwave Engineering, 4th ed., Wiley, Hoboken, NJ (2011).
  33. Д. А. Волков, Д. А. Габрислян, А. А. Матвеев, А. Р. Сафин, Д. В. Калябин, А. А. Хафизов, М. Н. Маркелова, А. Р. Кауль, С. А. Никитов, Письма в ЖЭТФ 119(5), 348 (2024).
  34. K. Д. Самойленко, Д. А. Волков, Д. А. Габрислян, А. А. Матвеев, А. Р. Сафин, Д. В. Калябин, А. А. Хафизов, М. Н. Маркелова, А. Р. Кауль, И. Е. Москаль, Г. А. Овсянников, С. А. Никитов, Письма в ЖЭТФ 121(7), 581 (2025).
  35. R. S. Kshetrimayum, Electromagnetic Simulation Using the Finite Element Method: Applications to Microwave Components, SciTech Publishing, London (2009).
  36. L. Bai, M. Harder, Y. P. Chen, X. Fan, J. Q. Xiao, and C.-M. Hu, Phys. Rev. Lett. 114, 227201 (2015).
  37. J. Lee, K. Cheenikundil, S. K. Kim, M. Harder, C.-M. Hu, Sci. Rep. 7, 6524 (2017).
  38. D. Gabrielyan, D. Volkov, E. Kozlova, A. Safin, D. Kalyabin, and S. Nikitov, J. Appl. Phys. 136, 084401 (2024).

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download

Copyright (c) 2025 Russian Academy of Sciences

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».