Electrical spectroscopy of forward volume spin waves in perpendicularly magnetized materials

Autor: Matías Grassi, M. Sushruth, Umesh Kumar Bhaskar, Daniel Stoeffler, Daniel Lacour, Thibaut Devolder, J.-P. Adam, K. Ait-Oukaci, M. Bailleul, Michel Hehn, Yves Henry
Přispěvatelé: Centre de Nanosciences et de Nanotechnologies (C2N), Université Paris-Saclay-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Institut de Physique et Chimie des Matériaux de Strasbourg (IPCMS), Université de Strasbourg (UNISTRA)-Matériaux et nanosciences d'Alsace (FMNGE), Institut de Chimie du CNRS (INC)-Université de Strasbourg (UNISTRA)-Université de Haute-Alsace (UHA) Mulhouse - Colmar (Université de Haute-Alsace (UHA))-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Université de Strasbourg (UNISTRA)-Université de Haute-Alsace (UHA) Mulhouse - Colmar (Université de Haute-Alsace (UHA))-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Réseau nanophotonique et optique, Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université de Strasbourg (UNISTRA)-Université de Haute-Alsace (UHA) Mulhouse - Colmar (Université de Haute-Alsace (UHA))-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université de Strasbourg (UNISTRA), Institut Jean Lamour (IJL), Université de Lorraine (UL)-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Université de Strasbourg (UNISTRA)-Matériaux et nanosciences d'Alsace, Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Université de Haute-Alsace (UHA) Mulhouse - Colmar (Université de Haute-Alsace (UHA))-Université de Strasbourg (UNISTRA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Université de Haute-Alsace (UHA) Mulhouse - Colmar (Université de Haute-Alsace (UHA))-Université de Strasbourg (UNISTRA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Réseau nanophotonique et optique, Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université de Strasbourg (UNISTRA)-Université de Haute-Alsace (UHA) Mulhouse - Colmar (Université de Haute-Alsace (UHA))-Université de Strasbourg (UNISTRA), Université de Lorraine (UL)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Synchrotron SOLEIL (SSOLEIL), Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Lacour, Daniel, Université de Strasbourg (UNISTRA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Matériaux et Nanosciences Grand-Est (MNGE), Université de Strasbourg (UNISTRA)-Université de Haute-Alsace (UHA) Mulhouse - Colmar (Université de Haute-Alsace (UHA))-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université de Strasbourg (UNISTRA)-Université de Haute-Alsace (UHA) Mulhouse - Colmar (Université de Haute-Alsace (UHA))-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Réseau nanophotonique et optique, Université de Strasbourg (UNISTRA)-Université de Haute-Alsace (UHA) Mulhouse - Colmar (Université de Haute-Alsace (UHA))-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université de Strasbourg (UNISTRA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Institut de Chimie du CNRS (INC)-Université de Lorraine (UL)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
Jazyk: angličtina
Rok vydání: 2020
Předmět:
Phase (waves)
FOS: Physical sciences
02 engineering and technology
01 natural sciences
Signal
[PHYS] Physics [physics]
Magnetization
Spin wave
0103 physical sciences
Mesoscale and Nanoscale Physics (cond-mat.mes-hall)
[PHYS.COND]Physics [physics]/Condensed Matter [cond-mat]
ComputingMilieux_MISCELLANEOUS
010302 applied physics
Physics
[PHYS]Physics [physics]
Condensed Matter - Mesoscale and Nanoscale Physics
021001 nanoscience & nanotechnology
Ferromagnetic resonance
Computational physics
Transmission (telecommunications)
[PHYS.COND.CM-GEN]Physics [physics]/Condensed Matter [cond-mat]/Other [cond-mat.other]
Reflection (physics)
[PHYS.COND.CM-MS]Physics [physics]/Condensed Matter [cond-mat]/Materials Science [cond-mat.mtrl-sci]
Antenna (radio)
0210 nano-technology
[PHYS.COND] Physics [physics]/Condensed Matter [cond-mat]
Zdroj: Physical Review Research
Physical Review Research, American Physical Society, 2020, 2 (4), ⟨10.1103/physrevresearch.2.043203⟩
HAL
Physical Review Research, 2020, 2 (4), ⟨10.1103/physrevresearch.2.043203⟩
ISSN: 2643-1564
Popis: International audience; We study the potential of all-electrical inductive techniques for the spectroscopy of propagating forward volume spin waves. We develop a one-dimensional model to account for the electrical signature of spin-wave reflection and transmission between inductive antennas and validate it with experiments on a perpendicularly magnetized Co/Ni multilayer. We describe the influence of the antenna geometry and antenna-to-antenna separation, as well as that of the material parameters on the line shape of the inductive signals. For a finite damping, the broadband character of the antenna emission in the wave vector space imposes to take into account the growing decoherence of the magnetization waves on their spatial propagation. The transmission signal can be viewed as resulting from two contributions: A first one from propagating spin-waves leading to an oscillatory phase of the broadband transmission coefficient and another one originating from the distant induction of ferromagnetic resonance because of the long-range stray fields of realistic antennas. Depending on the relative importance of these two contributions, the decay of the transmitted signal with the propagation distance may not be exponential and the oscillatory character of the spin-wave phase on propagation may be hidden. Our model and its experimental validation allow us to define geometrical and material specifications to be met to enable the use of forward volume spin waves as efficient information carriers.
Databáze: OpenAIRE
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