Erster wissenschaftlicher Artikel basierend auf FMR-Messungen in der Cryostation
Direkt nach dem offiziellen Verkaufsstart der CryoFMR-Option von NanOsc für die Cryostation von Montana Instruments, wurde auch schon das erste Paper veröffentlicht. In dieser Arbeit haben Forscher der Universität von Göteborg und der KTH in Stockholm die magneto-dynamischen Eigenschaften von Yttrium-Eisen-Garnet (YIG) Dünnfilmen bei kryogenen Temperaturen analysiert [1].
Spinwellen (Magnonen) haben das Potential, Prozesse zur Datenspeicherung und Signalverarbeitung zu verbessern. Jedoch sind bekannte ferromagnetische Materialien nicht für die Ausbreitung von Spinwellen geeignet, da sie unter einem hohen Grad an Informationsverlust leiden, der durch einen Prozess namens Gilbert-Dämpfung entsteht.
Dieser Dämpfungsprozess ist ein dem Spin-Orbit verwandter Spin-Relaxations-Prozess der induzierten Präzessionsmagnetisierung. Idealerweise sollte die Gilbert-Dämpfung sehr klein sein. YIG kann diese Anforderungen erfüllen, da es ein guter elektrischer Isolator ist, einen reinen Spin-Strom an der Materialgrenze generieren kann, und eine intrinsische Gilbert-Dämpfung besitzt, die mehrere Größenordnungen kleiner ist, als die von typischen ferromagnetischen Materialien.
Viele Forscher haben YIG bereits bei Raumtemperatur untersucht, jedoch nicht bei kryogenen Temperaturen. In der oben genannten Arbeit wurde ein kommerzielles ferromagnetisches Resonanzmessgerät (FMR), das PhaseFMR von NanOsc in der CryoFMR-Ausführung, verwendet. Es wurden YIG-Dünnfilme variabler Dicke von 8 bis 300 K untersucht und deren magneto-dynamische Eigenschaften als Funktion der Temperatur charakterisiert.
Das Paper zeigt, dass die Gilbert-Dämpfung mit steigender Temperatur für verschiedene Filmdicken ansteigt. Bei Raumtemperatur wird die Gilbert-Dämpfung mit kleiner werdenden Schichtdicken immer größer, während sie bei 8 K nur noch schwach von der Schicht-dicke des Dünnfilms abhängt.
Bei Fragen zu den FMRs von NanOsc und dem verwendeten optischen Kryostaten von Montana Instruments stehen wir Ihnen gerne zu Verfügung.
Quelle:
[1] M. Haider, M. Ranjbar, M. Balinsky, R.K. Dumas, S. Khartsev, and J. Akerman, J. Appl. Phys. 117, 17D119 (2015)
