ПАРАМЕТРИЧЕСКАЯ НЕУСТОЙЧИВОСТЬ ПОВЕРХНОСТНЫХ МАГНИТОСТАТИЧЕСКИХ ВОЛН В ДВУМЕРНЫХ МАГНОННЫХ КРИСТАЛЛАХ

Экспериментально исследована параметрическая неустойчивость первого рода (трехмагнонная) поверхностных магнитостатических волн (ПМСВ) в двумерных (2D) магнонных кристаллах в виде ромбической и квадратной 2D-решеток с длиной ребра ячейки ar ≈ 37–40 мкм из ямок глубиной t ≈ 1–2 мкм и диаметром D ≈ 32 мкм, вытравленных в пленке железоиттриевого граната (ЖИГ) толщиной d ≈ 16 мкм. Обнаружено, что пороговые уровни мощности ПМСВ, необходимые для развития параметрической неустойчивости, в двумерных магнонных кристаллах существенно (более, чем в 2 раза) превышают аналогичные величины для исходной пленки ЖИГ, что связывается с увеличением скорости релаксации спиновых волн за счет рассеяния на микронеоднородностях 2D-решетки. Показано, что при не слишком больших уровнях надкритичности параметрические процессы не разрушают запрещенную зону в спектре ПМСВ. В условиях эффективной гибридизации ПМСВ с обменными спиновыми волнами, бегущими под углом θk ≈ 90◦к магнитному полю, наблюдается рост порога параметрической неустойчивости ПМСВ.

 

Ключевые слова: 
-
Литература

1. Joannopouls J.D., Meade R.D., Winn J.N. Photonic Crystals: Molding the Flow of Light. Princeton University Press, 1995.

2. Sakoda K. Optical Properties of Photonic Cristals. Springer Series in Optical Sciences, Springer Verlag, 2001.

3. Виноградов А.П., Ерохин С.Г., Грановский А.Б., Инуе М. Полярный эффект Керра в многослойных системах (магнитофотонных кристаллах) // РЭ. 2004. Т. 49, No 6. С. 726.

4. Yayoi K., Osada M., Inoue M., et al. // Digest of 2000 IEEE Inter. Magn. Conf. Toronto, 2000.

5. Vasseur J.O., Dobrzynski L., Dijafari-Rouhani B., Puszkarski H. Magnon band structure in periodic composites // Phys. Rev. B. 1996. Vol. B54. P. 1043.

6. Al-Wahsh H., Akjouj A., Dijafari-Rouhani B., et. al. Large magnonic band gaps and defect modes in one-dimensional comblike structures // Phys. Rev. B. 1999. Vol. B59. P. 8709.

7. Figotin A., Vitebsky I. Nonreciprocal magnetic photonic crystals //Phys. Rev. E. 2001. Vol. E63. P. 06609.

8. Nikitov S.A., Taihades Ph., Tsai C.S. Spin waves in periodic magnetic structures // J. Magn. Magn. Mater. 2001. Vol. 236, No 3. P. 320.

9. Гуляев Ю.В., Никитов С.А. Магнонные кристаллы и спиновые волны в периодических структурах // ДАН. 2001. Т. 380. С. 469.

10. Гуляев Ю.В., Никитов С.А., Животовский Л.В. и др. Ферромагнитные пленки с периодическими структурами с магнонной запрещенной зоной – магнонные кристаллы // Письма в ЖЭТФ. 2003. Т. 77, вып. 10. С. 670.

11. Высоцкий С.Л., Никитов С.А. Филимонов Ю.А. Магнитостатические спиновые волны в двумерных периодических структурах – магнито-фотонных кристаллах // ЖЭТФ. 2005. Т. 128, вып. 3(9). С. 636.

12. Саланский Н.М., Ерухимов М.Ш. Физические свойства и применение магнитных пленок. Новосибирск: Наука, 1975. C. 222.

13. Беспятых Ю.И., Зубков В.И., Тарасенко В.В. Влияние поверхностной анизотропии и теплового разброса электронов по скоростям на неустойчивость поверхностных магнитостатических волн в структуре феррит-полупроводник // ФТТ. 1977. Т. 19, No 11. С. 3409.

14. Wolfram T., de Wames R.E. Linewidth and dispersion of the virtual magnon surface state in thick ferromagnetic films // Phys. Rev. 1970. Vol. B1, No 11. P. 4358.

15. Гуревич А.Г., Мелков Г.А. Магнитные колебания и волны. М.: Физматлит, 1994. C. 464.

16. Медников А.М. Нелинейные эффекты при распространении поверхностных спиновых волн в пленках ЖИГ // ФТТ. 1981. Т. 23, вып. 1. С. 242.

17. Темирязев А.Г. Механизм преобразования частоты поверхностной магнитостатической волны в условиях трехмагнонного распада // ФТТ. 1987. Т. 29, вып. 2. C. 313.

18. Чивилева О.А., Гуревич А.Г., Анисимов А.Н. и др. Пороговые поля и намагниченности при параметрическом возбуждении спиновых волн поверхностной магнитостатической волной // ФТТ. 1987. Т. 29. С. 1774.

19. Казаков Г.Т., Кожевников А.В., Филимонов Ю.А. Четырехмагнонный распад поверхностных магнитостатических волн в пленках ЖИГ // ФТТ. 1997. Т. 39, No 2. С. 330.

20. Казаков Г.Т., Кожевников А.В., Филимонов Ю.А. Влияние параметрически возбужденных спиновых волн на дисперсию и затухание поверхностных магнитостатических волн в ферритовых пленках // ЖЭТФ. 1999. Т. 115, No 1. С. 318.

21. Галишников А.А., Дудко Г.М., Кожевников А.В., Марчелли Р., Никитов С.А., Филимонов Ю.А. Эффекты самовоздействия при распространении импульсов поверхностных магнитостатических волн в структуре феррит-диэлектрик-металл // Изв. вузов. Прикладная нелинейная динамика. 2006. Т. 14, No 3. С. 3.

22. Вашковский А.В., Стальмахов В.С., Шараевский Ю.П. Магнитостатические волны в электронике сверхвысоких частот. Саратов: Изд-во СГУ, 1993. 315 с.

23. Шараевский Ю.П., Гришин С.В., Малюгина М.А. Нелинейные линии передачи на основе связанных систем с ферромагнитными пленками // Изв. вузов. Прикладная нелинейная динамика. 2006. Т. 14, No 3. С. 34.

24. Mathieu C., Synogach V.T., Patton C.E. Brillouin light scattering analysis of threemagnon splitting processes in yttrium iron garnet films // Phy. Rev. B. 2004. Vol. 67. P. 10442.

25. Lemons R.A., Auld D.A. The effects of field strength and orientation on magnetostatic wave propagation in an anisotropic ferrimagnetic plate // J. Appl. Phys. 1981. Vol. 52, No 12. P. 7360.

26. Damon R.W., Eshbach J.R. Magnetostatic modes of a ferromagnet slab // J. Phys. Chem. Solids. 1961. Vol. 19, No 3/4. P. 308.

27. Казаков Г.Т., Сухарев А.Г., Филимонов Ю.А. Радиационные потери магнитостатических волн Дэймона – Эшбаха в пленках железоиттриевого граната // ФТТ. 1990. Т. 32, No 12. С. 3571.

28. Львов В.С. Нелинейные спиновые волны. М.: Наука, 1987, 272 с.

29. Темирязев А.Г. Тихомирова М.П. Трехмагнонный распад обменной спиновой волны // Письма в ЖЭТФ. 1995. Т. 61, вып. 11. С. 910.

30. Гуляев Ю.В., Никитов С.А., Плесский В.П. Отражение поверхностных магнитостатических волн от периодически неровного участка поверхности феррита // ФТТ. 1981. Т. 23, No 4. С. 1231.

Статус: 
одобрено к публикации
Краткое содержание (PDF): 
Текст в формате PDF: