Growth and microwave properties of layered ferrogarnet structures

С.І. Ющук; С.О. Юрьєв; В.В. Мокляк

doi:10.15330/pcss.24.4.656-661

Автор(и)

С.І. Ющук Національний університет “Львівська політехніка”, Фізичний факультет, Львів, Україна
С.О. Юрьєв Національний університет “Львівська політехніка”, Фізичний факультет, Львів, Україна
В.В. Мокляк Інститут металофізики ім. Г.В. Курдюмова, НАН України, Київ, Україна; Івано-Франківський національний технічний університет нафти і газу, Івано-Франківськ, Україна

DOI:

https://doi.org/10.15330/pcss.24.4.656-661

Ключові слова:

шаруваті феромагнітні структури, феромагнітний резонанс, магнітостатичні хвилі

Анотація

Методом рідкофазної епітаксії на підкладках з гадоліній-галієвого гранату Gd₃Ga₅O₁₂ орієнтації (111) вирощені ферогранатові структури, які мають від одного до трьох монокристалічних шарів з плівок залізо-ітрієвого гранату Y₃Fe₅O₁₂ (ЗІГ), двошарові структури ЗІГ- La,Ga:ЗІГ і {Y,Sm,Lu}₃(Fe,Ga)₅O₁₂ – ЗІГ. Одержані структури досліджені методом феромагнітного резонансу (ФМР) і інтерференції магнітостатичних хвиль (МСХ). Дво- і тришарові структури ЗІГ характеризуються розширеною лінією ФМР (∆Н). Для структур, що складаються з трьох плівок ЗІГ загальною товщиною 68 -102 мкм ширина лінії ФМР ∆H = 5,7 - 11,5 Е. Для структури (Y,Sm,La)₃(Fe,Ga)₅O₁₂ - ЗІГ товщиною від 3 до 65 мкм ∆H = 0,34 - 1,22 E. Окремі шари в феритових структурах характеризуються різними за величиною намагніченостями насичення (4пМ_s). Установлено частотне розмежування інтерференційних картин для МСХ в двошаровій структурі ЗІГ - La,Ga:ЗІГ. Втрати при поширенні МСХ зростають при переході від одно- до двошарових структур і при зменшенні довжини хвилі МСХ.

Посилання

A.G. Gurevich, G.A. Melkov, Magnetic vibrations and waves (Nauka, Moscow, 1994).

W. Bang, J. Lim, J. Trossman, C.C. Tsai, J.B. Ketterson, Propagation of magnetostatic spin waves in an yttrium iron garnet film for out-of-plane magnetic fields, Journal of Magnetism and Magnetic Materials, 456, 241 (2018); https://doi.org/10.1016/j.jmmm.2018.02.030.

L.J. Cornelissen, J. Liu, R.A. Duine, J.B. Youssef, B.J. Van Wees, Long-distance transport of magnon spin information in a magnetic insulator at room temperature, Nature Physics, 11, 1022 (2015); https://doi.org/10.1038/nphys3465.

A.B. Ustinov, B.A. Kalinikos, V.S. Tiberkevich, A.N. Slavin, G. Srinivasan, Q factor of dual-tunable microwave resonators based on yttrium iron garnet and barium strontium titanate layered structures, Journal of Applied Physics, 103 (6), 063908 (2008); https://doi.org/10.1063/1.2895006.

V.G. Harris, A. Geiler, Y. Chen, S.D. Yoon, M. Wu, A. Yang, ... & C. Vittoria, Recent advances in processing and applications of microwave ferrites, Journal of Magnetism and Magnetic Materials, 321 (14), 2035 (2009); doi:10.1016/j.jmmm.2009.01.004.

A. Papp, W. Porod and G. Csaba, Hybrid yttrium iron garnet-ferromagnet structures for spin-wave devices, Journal of Applied Physics, 117, 17 (2015); https://doi.org/10.1063/1.4906209.

S.I. Yushchuk, Layered structure of epitaxial yttrium iron garnet films, Technical Physics, 44, 1454 (1999); https://doi.org/10.1134/1.1259547.

S.I. Yushchuk, The effect of impurity ions of lead and platinum on the line width of the feromagnetic resonance line of iron-yttrium garnet epitaxial films, Ukrainian Journal of Physics, 44, 1099 (1999).

Yu.M. Yakovlev, S.Sh. Gendelev, Single crystals of ferrites in radio electronics (Sov. Radio, Moscow, 1975).

S.I. Yushchuk, P.S. Kostyuk, Features of ferromagnetic resonance and temperature dependence of saturation magnetization in single-crystal films of yttrium-iron-gadolinium garnet, Technical Physics Letters, 22(6), 19(1996).

А.К. Zvezdin, V.A. Kotov, Modern Magnetooptics and Magnetooptical Materials (IOP Publishing Ltd, Institute of Physics Publishing, Bristol and Philadelphia, 1997).

V.V. Moklyak, A study of magnetic and electronic hyperfine interactions in epitaxial film of yttrium-iron garnet by the method of conversion electron Mössbauer spectroscopy, Russian Microelectronics, 45, 587 (2016); https://doi.org/10.1134/S1063739716080114.

C. Borghese, P. De Casperis, R. Tappa, Study of a thick multilayered YIG film by means of the magnetostatic spectrum, Solid State Communications, 25, 21 (1978); https://doi.org/10.1016/0038-1098(78)91161-4.

B.N. Gusev, O.A. Chiveleva, A.G. Gurevich and other, Attenuation of a surface magnetostatic wave, Technical Physics Letters, 9 (3), 159 (1983).

S.I. Yushchuk, S.A. Yurev, V.V. Moklyak, The epitaxial iron-yttrium garnet films with homogeneous properties and narrow FMR line width, Physics and Chemistry of Solid State, 24 (2), 354 (2023); https://doi.org/10.15330/pcss.24.2.354-360.

S.I. Yushchuk, S.A. Yur’ev, P.S. Kostyuk, V.I. Nikolaychuk, Aproximate and nondestructive quality control of epitaxial ferrogarnet films, Instruments and Experimental Techniques, 54 (5), 712 (2011); https://doi.org/10.1134/S0020441211050083.

S.I. Yushchuk, S.O. Yuryev, V.V. Moklyak, Monocrystalline ferrogarnet films with low magnetizations and small magnetic losses, Materials Today: Proceeding, 2, 5771 (2022); https://doi.org/10.1016/j.matpr.2022.03.482.

A. O. Kotsyubynsky, V. V. Moklyak, I. M. Fodchuk, V. O. Kotsyubynsky, P. M. Lytvyn, A. B. Grubyak, Magnetic Microstructure of Epitaxial Films of LaGa-Substituted Yttrium Iron Garnet, Metallofiz. Noveishie Tekhnol, 41 (4), 529 (2019); https://doi.org/10.15407/mfint.41.04.0529.

А.О. Kotsyubynsky, V.V. Moklyak, І.М. Fodchuk, The Magnetic Microstructure of YIG / GGG Films: Mossbauer Studies in the External Magnetic Fields, Physics and Chemistry of Solid State, 20 (2), 202 (2019); https://doi.org/10.15330/pcss.20.2.202-208.