Dynamika namagnesowania w strukturyzowanych cienkich warstwach

Abstract

Głównym celem rozprawy jest badanie oddziaływania drgań magnetostatycznych z elementami strukturyzowanymi permaloju (Py) i granatu itro żelazowego (YIG). Badania eksperymentalne wykonano metodą spektroskopii rozpraszania światła Brillouina. Zbadano zjawisko nieliniowego zwielokrotniania częstotliwości przy dużych mocach wzbudzania w eliptycznych kropkach Py o rozmiarach submikrometrowych. Zaobserwowano, że charakterystyki rezonansowej odpowiedzi zależą od przestrzennej symetrii modu dynamicznego i są różne w przypadku drugiej i trzeciej harmonicznej. Wykazano, że rozpraszanie fali spinowej na pojedynczej antykropce stanowi pasywną metodę wytwarzania kaustycznej fali spinowej w YIG. Wykazano dobrą zgodność wyników doświadczalnych z przewidywaniami teoretycznymi opartymi o teorię fal spinowych dla cienkich warstw. Zaproponowano i doświadczalnie wykazano, że linia antykropek może stanowić zwierciadło magnetyczne powodujące całkowite wewnętrzne odbicie fal spinowych i że fala ta o dużej intensywności propaguje się wzdłuż linii antykropek przy pewnym kącie krytycznym Θcrit, mierzonym pomiędzy linią antykropek i kierunkiem pola magnetycznego. Potwierdzono wyniki eksperymentalne poprzez symulacje mikromagnetyczne wykonane z wykorzystaniem programu OOMMF i wykazano, że krzywe stałej częstotliwości stanowią bardzo użyteczne narzędzie przy interpretacji wyników eksperymentalnych.

The main aim of this dissertation is study the interaction of magnetostatic oscillation with patterned permalloy (Py) and yttrium iron garnet (YIG) films. As a method for studying, the Brillouin light scattering spectroscopy has been selected. The most important achievement, are the following: The examination of the phenomenon of nonlinear frequency multiplication in submicrometer sized Pyelliptical dots at large excitation power. The observation that the resonant enhancement are dependent on the spatial symmetry of the dynamical mode and are different for the double and the tripleharmonics. The observation of spin waves scattering from the singleantidot as a passive way to the creation of the caustic beams in YIG films. The application of the magnetostatic spin wave theory for thin films and demonstration of a good agreement between the experimental and tehoretical data.The proposition and experimental demonstration of the total nonreflection of spin waves by an antidots array. Showing that a highly intense beam of spin waves propagates along these antidots at the critical angle Θcrit, which was measured between the line of antidots and the direction of megnetic field. Showing that the results of the OOMMF simulations are consistent with the experimental results and the isofrequency dependences provide a good tool for the clear interpretation of the experimental data.