Tobias Böttcher, Moritz Ruhwedel, Khrystyna O. Levchenko, Qi Wang, Hryhorii Leonidovych Chumak, Maksym A. Popov, Igor V. Zavislyak, Carsten Dubs, Oleksii Surzhenko, Burkard Hillebrands, Andrii V. Chumak, Philipp Pirro
- Spin waves in yttrium iron garnet (YIG) nano-structures attract increasing attention from the perspective of novel magnon-based data processing applications. For short wavelengths needed in small-scale devices, the group velocity is directly proportional to the spin-wave exchange stiffness constant λex. Using wave vector resolved Brillouin light scattering spectroscopy, we directly measure λex in Ga-substituted YIG thin films and show that it is about three times larger than for pure YIG. Consequently, the spin-wave group velocity overcomes the one in pure YIG for wavenumbers k > 4 rad/μm, and the ratio between the velocities reaches a constant value of around 3.4 for all k > 20 rad/μm. As revealed by vibrating-sample magnetometry and ferromagnetic resonance spectroscopy, Ga:YIG films with thicknesses down to 59 nm have a low Gilbert damping (α<10−3), a decreased saturation magnetization μ0MS≈20 mT, and a pronounced out-of-plane uniaxial anisotropy of about μ0Hu1≈95 mT, which leads to an out-of-plane easy axis. Thus, Ga:YIG opens access to fast and isotropic spin-wave transport for all wavelengths in nano-scale systems independently of dipolar effects.
MetadatenVerfasser*innenangaben: | Tobias Böttcher, Moritz Ruhwedel, Khrystyna O. Levchenko, Qi WangORCiD, Hryhorii Leonidovych Chumak, Maksym A. PopovORCiD, Igor V. Zavislyak, Carsten DubsORCiD, Oleksii SurzhenkoORCiD, Burkard Hillebrands, Andrii V. ChumakORCiD, Philipp PirroORCiD |
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URN: | urn:nbn:de:hbz:386-kluedo-81353 |
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DOI: | https://doi.org/10.1063/5.0082724 |
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ISSN: | 1077-3118 |
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Titel des übergeordneten Werkes (Englisch): | Applied Physics Letters |
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Verlag: | AIP |
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Dokumentart: | Wissenschaftlicher Artikel |
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Sprache der Veröffentlichung: | Englisch |
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Datum der Veröffentlichung (online): | 29.04.2024 |
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Jahr der Erstveröffentlichung: | 2022 |
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Veröffentlichende Institution: | Rheinland-Pfälzische Technische Universität Kaiserslautern-Landau |
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Datum der Publikation (Server): | 29.04.2024 |
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Ausgabe / Heft: | 120/10 |
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Seitenzahl: | 6 |
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Quelle: | https://pubs.aip.org/aip/apl/article/120/10/102401/2833022/Fast-long-wavelength-exchange-spin-waves-in |
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Fachbereiche / Organisatorische Einheiten: | Kaiserslautern - Fachbereich Physik |
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DDC-Sachgruppen: | 5 Naturwissenschaften und Mathematik / 530 Physik |
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Sammlungen: | Open-Access-Publikationsfonds |
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Lizenz (Deutsch): | Zweitveröffentlichung |
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