ЖУРНАЛ РАДИОЭЛЕКТРОНИКИ. eISSN 1684-1719. 2023. №12
Оглавление выпуска

Текст статьи (pdf)

English page

DOI: https://doi.org/10.30898/1684-1719.2023.12.26

УДК: 53.092

Моделирование внешнего воздействия на резонансные свойства объемного

антиферромагнетика a − Fe2O3 при спин-переориентационном переходе

Т.В. Богданова ^1,2, Д.В. Калябин^1,3, А.Р. Сафин^1,3,4, С.А. Никитов^1,2,5

¹Институт радиотехники и электроники им. В.А.Котельникова РАН, 125009, Москва, ул. Моховая, 11, корп. 7

²Московский физико-технический институт, 141701, г. Долгопрудный, Московская область, Институтский пер., 9, Долгопрудный

³НИУ ВШЭ, 101000, Москва, ул. Мясницкая, 20

⁴Национальный исследовательский университет «Московский энергетический институт», 111250, Москва, ул. Красноказарменная, 14, стр.1

⁵Саратовский государственный университет, лаборатория «Магнитные метаматериалы», 410012, Саратов, ул. Большая Казачья, 112к8

Статья поступила в редакцию 30 ноября 2023 г.

Аннотация. В данной работе представлена модель, объясняющая влияние внешнего давления на резонансную частоту объемного кристалла a–Fe2O3 во внешнем магнитном поле. Рассмотрена динамика векторов l и m до и после температуры Морина T_M. Получены зависимости резонансной частоты от давления и внешнего магнитного поля для случаев H║(H_A ║ z) и H_┴(H_A ║ z), а также получены зависимости магнитного поля от давления для нижней и верхней моды a–Fe2O3. Было обнаружено, что при приложении внешнего давления к структуре существенно увеличивается собственная частота колебаний магнитных подрешеток антиферромагнетика. Полученные результаты могут быть использованы при разработке устройств формирования и обработки сигналов в гигагерцовом и терагерцовом диапазонах частот.

Ключевые слова: терагерцовое излучение, спин-переориентационный переход, антиферромагнетик, давление.

Финансирование: Работа выполнена в рамках государственного задания ИРЭ им. В.А.Котельникова РАН.

Автор для переписки: Богданова Татьяна Владимировна, bogdanova.tv@phystech.edu

Литература

1. Kruglyak V. V., Demokritov S. O., Grundler D. Magnonics // Journal of Physics D: Applied Physics. – 2010. – V. 43. – №. 26. – P. 264001.

2. Nikitov S. A. et al. Magnonics: a new research area in spintronics and spin wave electronics // Physics-Uspekhi. – 2015. – V. 58. – №. 10. – P. 1002.

3. Nikitov S. A. et al. Dielectric magnonics: from gigahertz to terahertz // Physics-Uspekhi. – 2020. – V. 63. – №. 10. – P. 945.

4. Xiong D. et al. Antiferromagnetic spintronics: An overview and outlook // Fundamental Research. – 2022. – V. 2. – №. 4. – P. 522-534.

5. Dzyaloshinsky I. A thermodynamic theory of “weak” ferromagnetism of antiferromagnetics // Journal of physics and chemistry of solids. – 1958. – V. 4. – №. 4. – P. 241-255.

6. Moriya T. New mechanism of anisotropic superexchange interaction // Physical Review Letters. – 1960. – V. 4. – №. 5. – P. 228.

7. Tiercelin N. et al. From non-linear magnetoacoustics and spin reorientation transition to magnetoelectric micro/nano-systems // Spintronics X. – SPIE, 2017. – V. 10357. – P. 102-110.

8. Khymyn R., Tiberkevich V., Slavin A. Antiferromagnetic spin current rectifier // AIP Advances. – 2017. – V. 7. – №. 5.

9. Гомонай Е. В., Локтев В. М. Спинтроника антиферромагнитных систем (Обзор) // Физика низких температур. – 2014. – №. 40,№ 1. – С. 422-47.

10. Safin A. et al. Electrically tunable detector of THz-frequency signals based on an antiferromagnet // Applied Physics Letters. – 2020. – V. 117. – №. 22.

11. Jia C. et al. Chiral logic computing with twisted antiferromagnetic magnon modes // npj Computational Materials. – 2021. – V. 7. – №. 1. – P. 101.

12. Buchelnikov V. D., Dolgushin D. M., Bychkov I. V. The peculiarities of coupled electromagnetic and magnetoelastic waves in antiferromagnets // Journal of magnetism and magnetic materials. – 2006. – V. 305. – №. 2. – P. 470-474.

13. Gareeva Z. V., Doroshenko R. A. Thickness-shear modes and magnetoelastic waves in a longitudinally magnetized ferromagnetic plate // Journal of magnetism and magnetic materials. – 2008. – V. 320. – №. 18. – P. 2249-2251.

14. Dai T., Kalyabin D. V., Nikitov S. A. Hypersonic magnetoelastic waves in inhomogeneous structures // Ultrasonics. – 2022. – V. 121. – P. 106656.

15. Khitun A., Bao M., Wang K. L. Magnetic cellular nonlinear network with spin wave bus // 2010 12th International Workshop on Cellular Nanoscale Networks and their Applications (CNNA 2010). – IEEE, 2010. – P. 1-5.

16. Tiercelin N. et al. From non-linear magnetoacoustics and spin reorientation transition to magnetoelectric micro/nano-systems // Spintronics X. – SPIE, 2017. – V. 10357. – P. 102-110.

17. Turov E. A. Kinetic, Optical, and Acoustic Properties of Antiferromagnets // Izd. Ural. Otd. Akad. Nauk, Sverdlovsk. – 1990.

18. Özgür Ü., Alivov Y., Morkoç H. Microwave ferrites, part 1: fundamental properties // Journal of materials science: Materials in electronics. – 2009. – V. 20. – P. 789-834.

19. Harris V. G. Modern microwave ferrites // IEEE Transactions on Magnetics. – 2011. – V. 48. – №. 3. – P. 1075-1104.

20. Morin F. J. Electrical Properties of α Fe 2 O 3 and α Fe 2 O 3 Containing Titanium // Physical Review. – 1951. – V. 83. – №. 5. – P. 1005.

21. Moriya T. Anisotropic superexchange interaction and weak ferromagnetism // Physical review. – 1960. – V. 120. – №. 1. – P. 91.

22. Ellis D. S. et al. Magnetic states at the surface of α− Fe 2 O 3 thin films doped with Ti, Zn, or Sn // Physical Review B. – 2017. – V. 96. – №. 9. – P. 094426.

23. Dikshtein I. E., Salk S. H. S. Nonlinear self-localized magnetoelastic surface waves in antiferromagnetic media // Physical Review B. – 1996. – V. 53. – №. 22. – P. 14957.

24. Ozhogin V. I., Preobrazhenskiĭ V. L. Anharmonicity of mixed modes and giant acoustic nonlinearity of antiferromagnetics // Soviet Physics Uspekhi. – 1988. – V. 31. – №. 8. – P. 713.

25. Andreev A. F., Marchenko V. I. Symmetry and the macroscopic dynamics of magnetic materials // Soviet Physics Uspekhi. – 1980. – V. 23. – №. 1. – P. 21.

26. Дикштейн И. Е., Тарасенко В. В., Шавров В. Г. Влияние давления на резонансные свойства одноосных ферро-и антиферромагнетиков // ФТТ. – 1974. – Т. 16. – №. 8. – С. 2192.

27. Maksimenkov P. P., Ozhogin V. I. Antiferromagnetic resonance investigation of the magnetoelastic interaction in hematite // Soviet Journal of Experimental and Theoretical Physics. – 1974. – V. 38. – P. 324.

Для цитирования:

Богданова Т.В., Калябин Д.В., Сафин А.Р., Никитов С.А. Моделирование внешнего воздействия на резонансные свойства объемного антиферромагнетика α − Fe2O3 при спин-переориентационном переходе // Журнал радиоэлектроники. – 2023. – №. 12. https://doi.org/10.30898/1684-1719.2023.12.26