Детектирование сфокусированных пучков поверхностных магнитостатических волн в структурах YIG / Pt
- Авторы: Селезнёв М.Е.1, Дудко Г.М.2,3, Никулин Ю.В.2, Хивинцев Ю.В.1,2, Сахаров В.К.2, Кожевников А.В.2, Высоцкий С.Л.2, Филимонов Ю.А.2
-
Учреждения:
- Саратовский национальный исследовательский государственный университет имени Н.Г. Чернышевского (СГУ)
- Саратовский филиал Института радиотехники и электроники имени В.А. Котельникова РАН (СФ ИРЭ)
- Научно-производственный комплекс «Прецизионное оборудование»
- Выпуск: Том 32, № 3 (2024)
- Страницы: 405-418
- Раздел: Нелинейные волны. Солитоны. Автоволны. Самоорганизация
- URL: https://journals.rcsi.science/0869-6632/article/view/256166
- DOI: https://doi.org/10.18500/0869-6632-003104
- EDN: https://elibrary.ru/MYWMNM
- ID: 256166
Цитировать
Полный текст
Аннотация
Об авторах
Михаил Евгеньевич Селезнёв
Саратовский национальный исследовательский государственный университет имени Н.Г. Чернышевского (СГУ)
ORCID iD: 0000-0002-7359-3201
410012, Россия, Саратов, ул. Астраханская, 83
Галина Михайловна Дудко
Саратовский филиал Института радиотехники и электроники имени В.А. Котельникова РАН (СФ ИРЭ); Научно-производственный комплекс «Прецизионное оборудование»
ORCID iD: 0000-0002-7083-4399
410019 Саратов, ул. Зеленая, 38 Телефон: (8452) 24-58-23
Юрий Васильевич Никулин
Саратовский филиал Института радиотехники и электроники имени В.А. Котельникова РАН (СФ ИРЭ)
ORCID iD: 0000-0003-2957-5468
410019 Саратов, ул. Зеленая, 38 Телефон: (8452) 24-58-23
Юрий Владимирович Хивинцев
Саратовский национальный исследовательский государственный университет имени Н.Г. Чернышевского (СГУ) ; Саратовский филиал Института радиотехники и электроники имени В.А. Котельникова РАН (СФ ИРЭ)410012, Россия, Саратов, ул. Астраханская, 83
Валентин Константинович Сахаров
Саратовский филиал Института радиотехники и электроники имени В.А. Котельникова РАН (СФ ИРЭ)
ORCID iD: 0000-0001-7168-1198
Scopus Author ID: 7102083378
ResearcherId: ADD-5050-2019
410019 Саратов, ул. Зеленая, 38 Телефон: (8452) 24-58-23
Александр Владимирович Кожевников
Саратовский филиал Института радиотехники и электроники имени В.А. Котельникова РАН (СФ ИРЭ)
ORCID iD: 0000-0002-8904-475X
410019 Саратов, ул. Зеленая, 38 Телефон: (8452) 24-58-23
Сергей Львович Высоцкий
Саратовский филиал Института радиотехники и электроники имени В.А. Котельникова РАН (СФ ИРЭ)
ORCID iD: 0000-0003-3151-9297
410019 Саратов, ул. Зеленая, 38 Телефон: (8452) 24-58-23
Юрий Александрович Филимонов
Саратовский филиал Института радиотехники и электроники имени В.А. Котельникова РАН (СФ ИРЭ)
ORCID iD: 0000-0002-2645-6669
Scopus Author ID: 7006231446
ResearcherId: I-2057-2017
410019 Саратов, ул. Зеленая, 38 Телефон: (8452) 24-58-23
Список литературы
- Никитов С. А., Калябин Д. В., Лисенков И. В., Славин А. Н., Барабаненков Ю. Н., Осокин С. А., Садовников А. В., Бегинин Е. Н., Морозова М. А., Шараевский Ю. П., Филимонов Ю. А., Хивинцев Ю. В., Высоцкий С. Л., Сахаров В. К., Павлов Е. С. Магноника — новое направление спинтроники и спин-волновой электроники. УФН. 2015. Т. 185, № 10. С. 1099–1128. doi: 10.3367/UFNr.0185. 201510m.1099.
- Никитов С. А., Сафин А. Р. Калябин Д. В., Садовников А. В., Бегинин Е. Н., Логунов М. В., Морозова М. А., Одинцов С. А., Осокин С. А., Шараевская А.Ю., Шараевский Ю. П., Кирилюк А. И. Диэлектрическая магноника — от гигагерцев к терагерцам. УФН. 2020. Т. 190, № 10. С. 1009–1040. doi: 10.3367/UFNe.2019.07.038609.
- Chumak A. A., Vasyuchka V. I., Serga A. A., Hillebrands B. Magnon spintronics. Nature Phys. 2015. Vol. 11. P. 453–461. DOI: doi: 10.1038/nphys3347.
- Demidov V. E., Urazhdin S., Loubens G., Klein O., Cros V., Anane A., Demokritov S. O. Magnetization oscillations and waves driven by pure spin currents. Phys. Rep. 2017. Vol. 673. P. 1–31. doi: 10.1016/j.physrep.2017.01.001.
- Althammer M. Pure spin currents in magnetically ordered insulator/normal metal heterostructures // J. Phys. D: Appl. Phys. 2018. Vol. 51, no. 31. P. 313001. doi: 10.1088/1361-6463/aaca89.
- Demidov V. E., Urazhdin S., Anane A., Cros V., Demokritov S. O. Spin–orbit-torque magnonics. Journal of Applied Physics. 2020. V. 127, no. 17. P. 170901. doi: 10.1063/5.0007095.
- Brataas A., van Wees B., Klein O., de Loubens G., Viret M. Spin insulatronics // Physics Reports. 2020. Vol. 885. P. 1–27. doi: 10.1016/j.physrep.
- Mahmoud A., Ciubotaru F., Vanderveken F., Chumak A. V., Hamdioui S., Adelmann C., Cotofana S. Introduction to spin wave computing. J. Appl. Phys. 2020. Vol. 128, no. 16. 161101. DOI: 10.1063/ 5.0019328.
- Chumak A. V., Kabos P., Wu M., Abert C., Adelmann C., Adeyeye A. O., Akerman J., Aliev F. G., Anane A., Awad A., Back C. H., Barman A., Bauer G. E. W., Becherer M., Beginin E. N., Bittencourt V. A. S. V., Blanter Y. M., Bortolotti P., Boventer I., Bozhko D. A., Bunyaev S. A., Carmiggelt J. J., Cheenikundil R. R., Ciubotaru F., Cotofana S., Csaba G., Dobrovolskiy O. V., Dubs C., Elyasi M., Fripp K. G., Fulara H., Golovchnsiy I. A., Gonzalez-Ballster C., Graczyk P., Grundler D., Gruszecki P., Gubbiotti G., Guslienko K., Haldar A., Hamdioui S., Hertel R., Hillebrands B., Hioki T., Houshang A., Hu C.- M., Huebl H., Huth M., Iacocca E., Jungfleisch M. B., Kakazei G. N., Khitun A., Khymyn R., Kikkawa T., Klaui M., Klein O., Klos J. W., Knauer S., Koraltan S., Kostylev M., Krawczyk M., Krivorotov I. N., Kruglyak V. V., Lachance-Quirion D., Ladak S., Lebrun R., Li Y., Linder M., Macedo R., Mayr S., Melkov G. A., Mieszczak S., Nakamura Y., Nembach H. T., Nikitin A. A., Nikitov S. A., Novosad V., Otalora J. A., Otani Y., Papp A., Pigeau B., Pirro P., Porod W., Porrati F., Qin H., Rana B., Reimann T., Reinte F., Romero-Isart O., Ross A., Sadovnikov A. V., Safin A. R., Saitoh E., Schmidt G., Schultheiss H., Schultheiss K., Serga A. A., Sharma S., Shaw J. M., Suess D., Surzhenko O., Szulc K., Taniguchi T., Urbanek M., Usami K., Ustinov A. B., van der Sar T., van Dijken S., Vasyuchka V. I., Verba R., Viola Kusminskiy S., Wang Q., Weides M., Weiler M., Wintz S., Wolski S. P., Zhang X. Advances in Magnetics Roadmap on Spin-Wave Computing. IEEE Transactions on Magnetics. 2022. Vol. 58, no. 6. P. 0800172. doi: 10.1109/TMAG.2022.3149664.
- Khitun A. Magnonic holographic devices for special type data processing. J. Appl. Phys. 2013. Vol. 113, no. 16. P. 164503. doi: 10.1063/1.4802656.
- Gertz F., Kozhevnikov A., Filimonov Y., Nikonov D. E., Khitun A. Magnonic holographic memory: From proposal to device. IEEE J.Explor. Solid-State Comput. Devices Circuits. 2015. Vol. 1, P. 67–75. doi: 10.1109/JXCDC.2015.2461618.
- Khivintsev Y., Ranjbar M., Gutierrez D., Chiang H., Kozhevnikov A., Filimonov Y., Khitun A. Prime factorization using magnonic holographic devices. J. Appl. Phys. 2016. Vol. 120, no. 12. P. 123901. doi: 10.1063/1.4962740.
- Gutierrez D., Chiang H., Bhowmick T., Volodchenkov A. D., Ranjbar M., Liu G., Jiang C., Warren C., Khivintsev Y., Filimonov Y. Garay J., Lake R., Balandin A. A., Khitun A. Magnonic holographic imaging of magnetic microstructures. JMMM. 2017. Vol. 428. P. 348–356. DOI: 10. 1016/j.jmmm.2016.12.022.
- Papp A., Porod W., Csurgay A. I., Csaba G. Nanoscale spectrum analyzer based on spin-wave interference. Sci. Rep. 2017. Vol. 7. P. 9245. doi: 10.1038/s41598-017-09485-7.
- Csaba G., Papp A., Porod W. Holographic Algorithms for On-Chip, Non-Boolean Computing // 17th International Workshop on Computational Electronics (IWCE 2014). Paris, France, 2014. P. 33–34. doi: 10.1109/IWCE.2014.6865814.
- Csaba G., Papp A., Porod W. Perspectives of using spin waves for computing and signal processing. Phys. Lett. A. 2017. V. 381. P. 1471. doi: 10.1016/j.physleta.2017.02.042.
- Macia F., Kent A. D. Hoppensteadt F. C. Spin-wave interference patterns created by spin-torque nano-oscillators for memory and computation. Nanotechnology. 2011. Vol. 22. P. 095301. doi: 10.1088/0957-4484/22/9/095301.
- Csaba G., Papp A., Porod W. Spin-wave based realization of optical computing primitives. J. Appl.Phys. 2014. Vol. 115, no. 17. P. 17C741. doi: 10.1063/1.4868921.
- Vogel M., Hillebrands B., von Freymann G. Spin-Wave Optical Elements: Towards Spin-wave Fourier Optics. arXiv:1906.02301v1 [physics.app-ph]
- Papp A., Csaba G. Lens Design for Computing With Anisotropic Spin Waves. IEEE Magn. Lett. 2018. Vol. 9. P. 3706405. doi: 10.1109/LMAG.2018.2872127.
- Вашковский А. В., Стальмахов А. В., Шахназарян Д. Г. Формирование, отражение и преломление пучков магнитостатических волн. Известия вузов. Физика. 1988. № 11. С. 57–75. doi: 10.1007/BF00893543.
- Davies C. S., Kruglyak V. V. Graded-index magnonics. Low Temperature Physics. 2015. Vol. 41. P. 760–766. doi: 10.1063/1.4932349.
- Schneider T., Serga A. A., Chumak A. V., Sandweg C. W., Trudel S., Wolff S., Kostylev M. P., Tiberkevich V. S., Slavin A. N., Hillebrands B. Nondiffractive subwavelength wave beams in a medium with externally controlled anisotropy. Phys. Rev. Lett. 2010. Vol. 104. P. 197203. doi: 10.1103/PhysRevLett.104.197203.
- Ulrichs H., Demidov V. E., Demokritov S. O., Urazhdin S. Spin-torque nano-emitters for magnonic applications. Appl. Phys. Lett. 2012. Vol. 100. P. 162406. doi: 10.1063/1.4704563.
- Gieniusz R., Ulrichs H., Bessonov V. D., Guzowska U., Stognii A. I., Maziewski A. Single antidot as a passive way to create caustic spin-wave beams in yttrium iron garnet films. Appl. Phys. Lett. 2013. Vol. 102. P. 102409. doi: 10.1063/1.4795293
- Gieniusz R., Bessonov V. D., Guzowska U., Stognii A. I., Maziewski A. An antidot array as an edge for total non-reflection of spin waves in yttrium iron garnet films. Appl. Phys. Lett. 2014. Vol. 104, no. 8. P. 082412. doi: 10.1063/1.4867026.
- Mansfeld S., Topp J., Martens K., Toedt J. N., Hansen W., Heitmann D., Mendach S. Spin Wave Diffraction and Perfect Imaging of a Grating. Phys. Rev. Lett. 2012. Vol. 108. P. 047204. doi: 10.1103/PhysRevLett.108.047204.
- Choi S., Lee K. -S., Kim S. -K. Spin-wave interference. Appl. Phys. Lett. 2006. Vol. 89, no. 6. P. 062501. doi: 10.1063/1.2259813.
- Gruszecki P., Kasprzak M., Serebryannikov A. E., Krawczyk M., Smigaj W. Microwave excitation of spin wave beams in thin ferromagnetic films. Sci. Rep. 2016. Vol. 6. P. 22367. DOI: 10.1038/ srep22367.
- Korner H. S., Stigloher J., Back C. H. Excitation and tailoring of diffractive spin-wave beams in NiFe using nonuniform microwave antennas. Phys. Rev. B. 2017. Vol. 96. P. 100401(R). doi: 10.1103/PhysRevB.96.100401.
- Loayza N., Jungfleisch M. B., Hoffmann A., Bailleul M., Vlaminck V. Fresnel diffraction of spin waves. Phys. Rev. B. 2018. Vol. 98. P. 144430. doi: 10.1103/PhysRevB.98.144430.
- Madami M., Khivintsev Y., Gubbiotti G., Dudko G., Kozhevnikov A., Sakharov V., Stal’makhov A., Khitun A., Filimonov Y. Nonreciprocity of backward volume spin wave beams excited by the curved focusing transducer. Appl. Phys. Lett. 2018. Vol. 113, no. 15. P. 152403. doi: 10.1063/1.5050347.
- Kajiwara Y., Harii K., Takahashi S., Ohe J., Uchida K., Mizuguchi M., Umezawa H., Kawai H., Ando K., Takanashi K., Maekawa S., Saitoh E. Transmission of electrical signals by spin-wave interconversion in a magnetic insulator. Nature. 2010. Vol. 464. P. 262–266. DOI: 10.1038/ nature08876.
- Collet M., de Milly X., d’Allivy Kelly O., Naletov V. V., Bernard R., Bortolotti P., Ben Youssef J., Demidov V. E., Demokritov S. O., Prieto J. L., Munoz M., Cros V., Anane A., de Loubens G., Klein O. Generation of coherent spin-wave modes in yttrium iron garnet microdiscs by spin–orbit torque. Nat Commun. 2016. Vol. 7. P. 10377. doi: 10.1038/ncomms10377.
- Uchida K.-I., Adachi H., Ota T., Nakayama H., Maekawa S., Saitoh E. Observation of longitudinal spin-Seebeck effect in magnetic insulators. Appl. Phys. Lett. 2010. Vol. 97, no. 17. P. 172505. doi: 10.1063/1.3507386.
- Chumak A. V., Serga A. A., Jungfleisch M. B., Neb R., Bozhko D. A., Tiberkevich V. S., Hillebrands B. Direct detection of magnon spin transport by the inverse spin Hall effect. Appl. Phys. Lett. 2012. Vol. 100, no. 8. P. 082405. doi: 10.1063/1.3689787.
- d’Allivy Kelly O., Anane A., Bernard R., Ben Youssef J., Hahn C., Molpeceres A. H., Carretero C., Jacquet E., Deranlot C., Bortolotti P., Lebourgeois R., Mage J.-C., de Loubens G., Klein O., Cros V., Fert A. Inverse spin Hall effect in nanometer-thick yttrium iron garnet/Pt system. Appl. Phys. Lett. 2013. Vol. 103, no. 8. P. 082408. doi: 10.1063/1.4819157 .
- Balinsky M., Ranjbar M., Haidar M., Durrenfeld P., Dumas R. K., Khartsev S., Slavin A., Akerman J. Spin pumping and the inverse spin Hall effect via magnetostatic surface spin-wave modes in YIG/Pt bilayers. IEEE Magn. Lett. 2015. Vol. 6. P. 3000604. doi: 10.1109/LMAG.2015. 2471276.
- Balinsky M., Chiang H., Gutierrez D., Khitun A. Spin wave interference detection via inverse spin Hall effect. Appl. Phys. Lett. 2021. Vol. 118, no. 24. P. 242402. doi: 10.1063/5.0055402.
- Селезнёв М. Е., Никулин Ю. В., Хивинцев Ю. В., Высоцкий С. Л., Кожевников А. В., Сахаров В. К., Дудко Г. М., Павлов Е. С., Филимонов Ю. А. Влияние трехмагнонных распадов на генерацию ЭДС поверхностными магнитостатическими волнами в интегральных структурах ЖИГ– Pt. Известия вузов. ПНД. 2022. Т. 30, № 5. С. 617–643. doi: 10.18500/0869-6632- 003008.
- Селезнёв М. Е., Никулин Ю. В.,Сахаров В. К.,Хивинцев Ю. В., Кожевников А. В., Высоцкий С. Л., Филимонов Ю. А. Влияние резонансного взаимодействия поверхностных магнито-статических волн с обменными модами на генерацию ЭДC в структурах YIG/Pt. ЖТФ. 2021. Т. 91, № 10. P. 1504–1508. doi: 10.21883/JTF.2021.10.51363.136-21.
- Селезнёв М. Е., Никулин Ю. В., Хивинцев Ю. В., Высоцкий С. Л., Кожевников А. В., Сахаров В. К., Дудко Г. М., Филимонов Ю. А. Влияние параметрической неустойчивости на спиновую накачку дипольно-обменными поверхностными магнитостатическими волнами в структурах ЖИГ–Pt. Известия вузов. ПНД. 2023. Т. 31, № 2. С. 225–242. doi: 10.18500/0869- 6632-003032.
- Никулин Ю. В., Высоцкий C. Л., Селезнев М. Е., Кожевников А. В., Сахаров В. К., Дудко Г. М., Хивинцев Ю. В., Филимонов Ю. А. Частотная зависимость смешанной спиновой проводимости структур YIG/Pt при спиновой накачке ПМСВ. ФТТ. 2023. Т. 65, № 6. С. 967–972. doi: 10.21883/FTT.2023.06.55652.10H.
- Дудко Г. М., Кожевников А. В., Сахаров В. К., Стальмахов А. В., Филимонов Ю. А., Хивинцев Ю. В. Расчет фокусирующих преобразователей спиновых волн методом микромагнитного моделирования. Известия Саратовского университета. Новая серия. Серия: Физика. 2018. Т. 18, № 2. С. 92–102. doi: 10.18500/1817-3020-2018-18-2-92-102.
- Damon R., Eshbach J. Magnetostatic modes of a ferromagnetic slab. J. Phys.Chem. Sol. 1961. Vol. 19, no. 3–4. P. 308–320. doi: 10.1016/0022-3697(61)90041-5.
- Donahue M. J., Porter D. G. OOMMF user’s guide, version 1.0. Interagency Report NIST 6376. National Institute of Standards and Technology, Gaithersburg, MD, 1999. DOI: 10.6028/ NIST.IR.6376.