УДК 538.955
Дисперсия собственных
колебаний магнитных моментов в пленке пермаллоя: данные Мандельштам-Бриллюэновского
рассеяния света
В. Д. Бессонов, А. В. Телегин,
В. А. Бессонова, В. С. Теплов,
М. А. Миляев, Ю. П. Сухоруков
Институт физики металлов им. Михеева УрО
РАН, 620108 Екатеринбург, ул. С.Ковалевской,
18
Статья поступила в редакцию 11 декабря
2018 г.
Аннотация. Методом
Мандельштам-Бриллюэновского рассеяния света изучена полевая зависимость
ферромагнитного резонанса и спин-волнового резонанса для пленки пермаллоя
толщиной 40 нм. Показано, что совпадение частот спин-волнового резонанса
для рассчитанных и экспериментальных данных происходит при учете константы
поверхностной анизотропии. Интенсивность рассеянного света объясняется
взаимодействием электромагнитной волны со спиновыми волнами в глубине скин-слоя
пермаллоя. Получены дисперсионные характеристики поверхностных и
псевдо-поверхностных спиновых волн.
Ключевые слова: Мандельштам-Бриллюэновское
рассеяние света, магнитостатические спиновые волны, спин-волновой резонанс, пермаллой.
Abstract. The
field dependence of ferromagnetic resonance and spin-wave resonance for 40 nm
thick polycrystalline permalloy film grown on a silicon substrate was studied
using the Brillouin light scattering method. The experiment was carried out in
the geometry of the inverse and quasi-inverse light scattering at room
temperature. An external magnetic field was applied along the film surface in
accordance with the Diman-Eshbach geometry. It is shown that the observed
ferromagnetic resonance frequencies are in good agreement with theoretical
calculations. The coincidence of the spin-wave resonance frequencies for the
calculated and experimental data in the tangentially magnetized film occurs
when the inhomogeneous exchange constant and the surface anisotropy constant for
completely fixed surface spins are taking into account. The difference between
the Stokes lines intensity of scattered light for ferromagnetic and spin-wave
resonances is explained by the penetration depth of the electromagnetic wave
and its interaction with the spin waves in the skin layer. The dispersion of
surface and pseudo-surface magnetostatic spin waves was studied in the
nanosized permalloy film. Dispersion dependence of the MSW was measured by the
film deviation from the normal incidence of light. The obtained experimental
results are explained by taking into account the dipole-dipole and exchange
interactions. The changes of the intensity of the Stokes peak in the Brillouin
light scattering spectra depend of the deflection angle because the surface
magnetostatic spin waves has a hyperbolic distribution of the intensity of the
dynamic magnetization vector over the sample thickness and the nonlinear
dependence of light reflection on the angle of incidence for polarized light.
The observed peak in the spectra with zero wave vector was associated with the
contribution from Rayleigh light scattering at a normal angle of incidence.
Key words:
Brillouin light scattering, magnetostatic spin waves, spin wave resonance, permalloy.
Для цитирования:
В. Д. Бессонов,
А. В. Телегин, В. А. Бессонова, В. С. Теплов, М. А. Миляев, Ю. П. Сухоруков. Дисперсия
собственных колебаний магнитных моментов в пленке пермаллоя: данные Мандельштам-Бриллюэновского рассеяния света. Журнал радиоэлектроники
[электронный журнал]. 2018. № 12. Режим доступа:
http://jre.cplire.ru/jre/dec18/16/text.pdf
DOI 10.30898/1684-1719.2018.12.16