Высокое гиромагнитное отношение в тулий-содержащих ферритах-гранатах

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Доступ платный или только для подписчиков

Аннотация

Ферриты со структурой граната, содержащие редкоземельные ионы, характеризуются огромным разнообразием магнитных свойств, в частности, из-за различных g-факторов Ланде редкоземельных ионов и расщепления их энергетических уровней под действием кристаллических полей и/или спин-орбитального взаимодействия. Тулий-содержащие ферриты-гранаты Tm3Fe5O12 известны как материалы с пониженным гиромагнитным отношением. В данной работе показано, что эффективное гиромагнитное отношение в таких материалах можно значительно, в 3–5 раз повысить при разбавлении ионов железа ионами галлия, причем величина гиромагнитного отношения зависит как от содержания ионов галлия, так и от их распределения между октаэдрической и тетраэдрической подрешетками феррита-граната. Возможность достижения высокого гиромагнитного отношения в ферримагнетиках, не имеющих точек компенсации магнитного и углового моментов, впервые обнаружена экспериментально и подтверждена теоретически. Гиромагнитное отношение – ключевой параметр, определяющий скорость протекания процессов в спиновой системе магнетика, и полученные результаты имеют важное значение для значительного повышения быстродействия устройств спинтроники, создаваемых на базе ферримагнетиков.

Об авторах

А. С Федоров

Институт радиотехники и электроники им. В. А. Котельникова РАН

Email: fedorov_a_s@inbox.ru
Москва, Россия

В. В Демидов

Институт радиотехники и электроники им. В. А. Котельникова РАН

Москва, Россия

М. В Логунов

Институт радиотехники и электроники им. В. А. Котельникова РАН

Москва, Россия

Список литературы

  1. П. Г. Баранов, А. М. Калашникова, В. И. Козуб, В. Л. Коренев, Ю. Г. Кусраев, Р. В. Писарев, В. Ф. Сапета, И. А. Акимов, М. Байер, А. В. Щербаков, Д. Р. Яковлев, УФН 189(08), 849 (2019).
  2. С. А. Никитов, А. Р. Сафин, Д. В. Калябин, А. В. Садовников, Е. Н. Бегинин, M. B. Логунов, M. A. Морозова, C. A. Одинцов, C. A. Осокин, A. Ю. Шараевская, Ю. П. Шараевский, УФН 190(10), 1009 (2020).
  3. S. K. Kim, G. S. D. Beach, K.-J. Lee, T. Ono, T. Rasing, and H. Yang, Nat. Mater. 21(1), 24 (2022).
  4. H. A. Логинов, M. B. Логунов, B. B. Рандоликин, ФТТ 31(10), 58 (1989).
  5. X. Zhang, L. Jin, D. Zhang, B. Liu, H. Meng, L. Zhang, Z. Zhong, and X. Tang, Frontiers in Materials 9, 879711 (2022).
  6. Y. Nakamura, S. B. S. Chauhan, and P. B. Lim, Photonics 11(10), 931 (2024).
  7. T. G. H. Blank, K. A. Grishunin, E. A. Mashkovich, M. V. Logunov, A. K. Zvezdin, and A. V. Kimel, Phys. Rev. Lett. 127(3), 037203 (2021).
  8. T. G. H. Blank, E. A. Mashkovich, K. A. Grishunin, C. F. Schippers, M. V. Logunov, B. Koopmans, A. K. Zvezdin, and A. V. Kimel, Phys. Rev. B 108(9), 094439 (2023).
  9. L. E. Helseth, R. W. Hansen, E. I. Il'yashenko, M. Baziljevich, and T. H. Johansen, Phys. Rev. B 64(17), 174406 (2001).
  10. M. V. Logunov, S. S. Safonov, A. S. Fedorov, A. A. Danilova, N. V. Moiseev, A. R. Safin, S. A. Nikitov, and A. Kirilyuk, Phys. Rev. Applied 15(6), 064024 (2021).
  11. C. Tang, P. Sellappan, Y. Liu, Y. Xu, J. E. Garay, and J. Shi, Phys. Rev. B 94(14), 140403 (2016).
  12. A. J. Lee, S. Guo, J. Flores, B. Wang, N. Bagues, D. W. McComb, and F. Yang, Nano Lett. 20(6), 4667 (2020).
  13. A. Quindeau, C. O. Avci, W. Liu, C. Sun, M. Mann, A. S. Tang, M. C. Onbasli, D. Bono, P. M. Voyles, Y. Xu, J. Robinson, G. S. D. Beach, and C. A. Ross, Advanced Electronic Materials 3(1), 1600376 (2017).
  14. O. Ciubotariu, A. Semisalova, K. Lenz, and M. Albrecht, Sci. Rep. 9(1), 17474 (2019).
  15. G. F. Dionne and P. F. Tumelty, J. Appl. Phys. 50(12), 8257 (1979).
  16. G. F. Dionne and G. A. Allen, J. Appl. Phys. 75(10), 6372 (1994).
  17. R. Timalsina, B. Giri, H. Wang, A. Erickson, S. Sarin, S. Lamichhane, S. Liou, J. E. Shield, X. Xu, and A. Laraoui, Advanced Electronic Materials 11(3), 2400398 (2025).
  18. G. J. Omar, P. Gargiani, M. Valvidares, Z. S. Lim, S. Prakash, T. S. Suraj, A. Ghosh, S. T. Lim, J. Lourembam, and A. Ariando, Adv. Funct. Mater. 35(4), 2414188 (2025).
  19. A. J. Lee, S. Guo, A. S. Ahmed, and F. Yang, Phys. Rev. B 102(17), 174434 (2020).
  20. R. K. Wangsness, Phys. Rev. 91(5), 1085 (1953).
  21. C. Kittel, Phys. Rev. 115(6), 1587 (1959).
  22. J. H. van Vleck, Phys. Rev. 123(1), 58 (1961).
  23. R. C. LeCraw, S. L. Blank, G. P. Vella-Coleiro, Appl. Phys. Lett. 26(7), 402 (1975).
  24. K.-J. Kim, S. K. Kim, Y. Hirata, S.-H. Oh, T. Tono, D.-H. Kim, T. Okuno, W. S. Ham, S. Kim, G. Go, Y. Tserkovnyak, A. Tsukamoto, T. Moriyama, K.-J. Lee, and T. Ono, Nat. Mater. 16(12), 1187 (2017).
  25. G. F. Dionne, C. M. Hen, Thema's XSTP 114(3-4), 250 (2021).
  26. Y. Zhang, X. Feng, Z. Zheng, Z. Zhang, K. Lin, X. Sun, G. Wang, J. Wang, J. Wei, P. Vallobra, Y. He, Z. Wang, L. Chen, K. Zhang, Y. Xu, and W. Zhao, Appl. Phys. Rev. 10(1), 011301 (2023).
  27. A. G. Gurevich and G. A. Melkov, Magnetization Oscillations and Waves, CRC Press, London (2020).
  28. L. Landau and E. Lifshits, Phys. Z. Sowjetunion 8, 153 (1935).
  29. T. L. Gilbert and J. M. Kelly, Conference on Magnetism and Magnetic Materials: Papers Presented, Pittsburgh, Pa., June 14-16, 1955 American Institute of Electrical Engineers Michigan; https://books.google.ru/books?id=GcxWAAAAMAAJ.
  30. T. L. Gilbert, IEEE Trans. Magn. 40(6), 3443 (2004).
  31. V. V. Demidov and T. A. Shaikhulov, J. Magn. Magn. Mater. 566, 170299 (2023).
  32. B. B. Демидов, И. В. Борисенко, А. А. Климов, Г. А. Овсянников, А. М. Петржик, С. А. Никитов, ЖЭТФ 139(5), 943 (2011).
  33. Yu. B. Kudasov, M. V. Logunov, R. V. Kozabaranov, I. V. Makarov, V. V. Platonov, O. M. Surdin, D. A. Maslov, A. S. Korshunov, I. S. Strelkov, A. I. Stognij, V. D. Selemir, and S. A. Nikitov, Appl. Phys. Lett. 120, 122403 (2022).
  34. G. F. Dionne, J. Appl. Phys. 47(9), 4220 (1976).
  35. M. J. Gross, T. Su, J. J. Bauer, and C. A. Ross, Phys. Rev. Applied 21(1), 014060 (2024).
  36. G. F. Dionne, J. Appl. Phys. 41(12), 4874 (1970).
  37. P. Roschmann and P. Hansen, J. Appl. Phys. 52(10), 6257 (1981).
  38. D. Scheffler, O. Steuer, S. Zhou, L. Siegl, S. T. B. Goennenwein, and M. Lammel, Phys. Rev. Materials 7(9), 094405 (2023).
  39. S. Geller, J. A. Cape, G. P. Espinosa, and D. H. Leslie, Phys. Rev. 148(2), 522 (1966).

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать

© Российская академия наук, 2025