Известия высших учебных заведений

Прикладная нелинейная динамика

ISSN 0869-6632 (Print)
ISSN 2542-1905 (Online)


Образец для цитирования:

Шараевская А. Ю., Попов П. А., Осокин С. А. Численное моделирование распространения магнитостатических волн в связанных магнонных кристаллах меандрового типа //Известия вузов. ПНД. 2020. Т. 28, вып. 4. С. 425-434. DOI: https://doi.org/10.18500/0869-6632-2020-28-4-425-434

Опубликована онлайн: 
31.08.2020
Язык публикации: 
русский
УДК: 
537.613, 530.182, 622.4

Численное моделирование распространения магнитостатических волн в связанных магнонных кристаллах меандрового типа

Авторы: 
Шараевская Анна Юрьевна, Саратовский национальный исследовательский государственный университет имени Н.Г. Чернышевского (СГУ)
Попов Павел Александрович, Институт радиотехники и электроники им. В.А. Котельникова Российской академии наук
Осокин Сергей Александрович, Институт радиотехники и электроники им. В.А. Котельникова Российской академии наук
Тип статьи для РИНЦ: 
RAR научная статья
Аннотация: 

Цель работы состоит в обобщении результатов численных исследований для связанных магнонных меандровых структур в случае распространения в таких структурах разных типов магнитостатических волн. Методы. Для решения поставленных задач использовалось два известных метода – конечных элементов и конечных разностей для связанных ферромагнитных структур. Для численного решения методом конечных элементов в магнитостатическом приближении использовались уравнения магнитостатики, полученные из уравнений Максвелла. Для расчета внутренних эффективных полей было проведено микромагнитное моделирование с привлечением метода конечных разностей. Результаты. Проведены исследования особенностей распространения магнитостатических спиновых волн в связанных периодических сложных структурах в виде двух связанных меандровых магнонных кристаллов, разделенных диэлектрическим слоем, на основе численного моделирования методом конечных элементов. Показано, что используемый метод позволяет получить дисперсионные уравнения для поверхностных, прямых объемных и обратных объемных магнитостатических волн, распространяющихся в таких структурах, и выявить основные особенности дисперсионных характеристик этих волн. Заключение. Показано, что при определенных условиях в спектрах появляются запрещенные зоны, обусловленные брэгговским отражением и сложной структурой магнонного волновода. Ширина и положение этих запрещенных зон зависит от параметров магнитных пленок, их геометрических размеров и направления постоянного магнитного поля. Полученные результаты могут быть реализованы при создании на основе магнонных кристаллов частотно-избирательных устройств для селективной обработки информационных сигналов в СВЧ-диапазоне.

DOI: 
10.18500/0869-6632-2020-28-4-425-434
Библиографический список: 
  1. Kruglyak V.V., Demokritov S.O., Grundler D. Magnonoics // Journal of Physics: Applied Physics. 2010. Vol. 43, no. 26. P. 264001.
  2. Chumak A.V., Vasyuchka V.I., Serga A.A., Hillebrands B. Magnon spintronics // Nature Physics. 2015. Vol. 11, no. 6. P. 453.
  3. Никитов С.А., Калябин Д. В., Лисенков И.В. Магноника – новое направление спинтроники и спин-волновой электроники // Успехи физических наук. 2015. Т. 185, № 10. С. 1009.
  4. Nikitov S.A., Tailhades P., Tsai C.S. // J. Magn. Magn. Mater. 2001. Vol. 236, no. 3. P. 320.
  5. Chumak A.V., Serga A.A., Hillebrands B. Spin waves in periodic magnetic structures – mangonic crystals // Journal of Physics: Applied Physics. 2017. Vol. 50, no. 24. P. 244001.
  6. Sander D., Valenzuela S.O., Makarov D. et al. The 2017 magnetism roadmap // Journal of Physics: Applied Physics. 2017. Vol. 50, no. 36. P. 363001.
  7. Krawczyk M., Puszkarski H. Plane-wave theory of three-dimensional magnonic crystals // Physical Review B. 2008. Vol. 77, no. 5. 054437.
  8. Graczyk P., Krawczyk M., Dhuey S. et al. Magnonics band gap and mode hybridization in continuous permalloy film induced by vertical coupling with an array of permalloy ellipses// https://arxiv.org/abs/1805.12178.
  9. Demidov V.E., Urazhdin S., Zholud A. et al. Spin-current nano-oscillator based on nonlocal spin injection // Scientific Reports. 2015. Vol. 5. P. 8578.
  10. Demidov V.E., Kostylev M.P., Rott K. et al. Excitation of short-wavelength spin waves in magnonic waveguides // Applied Physics Letters. 2011. Vol. 99, no. 8. P. 082507.
  11. Spin Wave Confinement – Propagating Waves / Ed. S.O. Demokritov. Singapore: Pan Stanford Publishing Pte. Ltd., 2017.
  12. Morozova M., Sharaevskaya A., Sadovnikov A. et al. Band gap formation and control in coupled periodic ferromagnetic structures // Journal of Applied. Physics. 2016. Vol. 120, no. 22. P. 223901.
  13. Beginin E.N., Sadovnikov A.V., Sharaevskaya A.Y. et al. Spin wave steering in three-dimensional magnonic networks // Applied Physics Letters. 2018. Vol. 112, no. 12. P. 122404.
  14. Popov P.A., Sharaevskaya A.Yu., Beginin E.N. et al. Spin wave propagation in three-dimensional magnonic crystals and coupled structures // J. Magn. Magn. Mater. 2019. Vol. 476. P. 423–427.
  15. Popov P.A., Sharaevskaya A.Yu., Kalyabin D.V., Stognii A.I., Beginin E.N, Sadovnikov A.V., Nikitov S.A. Magnetostatic Spin Waves in 3D Ferromagnetic Structures // Journal of Communications Technology and Electronics. 2018. Vol. 63, no. 12. P. 1431.
  16. Stancil D.D., Prabhakar A. Spin Waves. Theory and Applications. N.Y.: Springer, 2009.
  17. Kabos P., Stalmachov V. Magnetostatic Waves and their Application: Springer, 1994. P. 5–37. (Chapman & Hall, 1994).
  18. Damon R.W., Eschbach J. Magnetostatic modes of a ferromagnet slab // J. Phys. Chem. Solids. 1961. Vol. 19, no. 3–4. P. 308.
  19. Calculated using COMSOL Multiphysics software from COMSOL, Inc.
  20. Vansteenkiste A., Leliaert J., Dvornik M. et al. The design and verification of MuMax3 // AIP Advances. 2014. Vol. 4, no. 10. P. 107133.
Полный текст в формате PDF(Ru):
(загрузок: 43)