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Erster wissenschaftlicher Artikel basierend auf FMR-Messungen in der Cryostation

LOT-QuantumDesign

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)

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