ИРЭ им. В.А. Котельникова РАН English Войти Подать статью
Журнал радиоэлектроники Электронный научный журнал · eISSN 1684-1719
2022, № 7 · СМЕЖНЫЕ ПРОБЛЕМЫ РАДИОЭЛЕКТРОНИКИ

Численное моделирование поведения намагниченности в одноосных магнитных пленках

В.С. Теплов1, В.Д. Бессонов1, А.В. Телегин1

1 Институт физики металлов им. К.Н. Михеева УрО РАН, Екатеринбург, Россия
Полный текст (PDF) DOI: 10.30898/1684-1719.2022.7.3 УДК 538.955 EDN PVRMJK

Аннотация

Численными методами в среде MuMAX3 проведен расчет полей насыщения и спектров резонансных частот намагниченности для тонкой магнитной пластины с анизотропией типа выделенная ось. Определены оптимальные параметры для моделирования авторезонансных процессов в пленках железоиттриевого граната. Изучена роль поверхностной анизотропии и диполь-дипольного взаимодействия в моделировании статической и динамической намагниченности в пленке.

  • микромагнитное моделирование
  • MUMAX<sup>3</sup>
  • намагниченность
  • ферромагнитный резонанс
  • спин-волновой резонанс
  • магнитная анизотропия
  • тонкие пленки
  • ЖИГ
Abstract (in English)

Numerical simulation of magnetization in PMA films

Numerical methods in the MuMAX3 software are used to calculate both the saturation fields and the resonance spectra of magnetization for a thin magnetic plate with perpendicular magnetic anisotropy. The optimal parameters for modeling autoresonance processes in yttrium iron garnet films are determined. The role of surface anisotropy and dipole-dipole interaction in modeling of static and dynamic magnetization in YIG film is discussed.

Для цитирования

Теплов В.С., Бессонов В.Д., Телегин А.В. Численное моделирование поведения намагниченности в одноосных магнитных пленках // Журнал радиоэлектроники. – 2022. – № 7. https://doi.org/10.30898/1684-1719.2022.7.3

Литература

  1. Шавров В.Г., Щеглов В.И. Динамика намагниченности в условиях изменения ее ориентации. Москва, Физматлит. 2019. 472 с.
  2. Gulyaev Y.V., Nikitov S.A., Zhivotovskii L.V., et al. Ferromagnetic films with magnon bandgap periodic structures: Magnon crystals. Jetp Letters. 2003. V.77. P.567-570. https://doi.org/10.1134/1.159569
  3. Busel O., Gorobets O., Tretiakov O.A. Spin Wave Propagation through Antiferromagnet/Ferromagnet Interface [web]. ArXiv. Дата обращения: 05.05.2022. URL: https://doi.org/10.48550/arXiv.2112.1458
  4. Mushenok F.B., Dost R., Davies C.S., Allwood D.A., Inkson B.J., Hrkac G., Kruglyak V.V. Broadband conversion of microwaves into propagating spin waves in patterned magnetic structures. Applied Physics Letters. 2017. V.111. P.042404. http://doi.org/10.1063/1.4995991
  5. Bessonov V.D., Teplov V.S., Telegin A.V. Features of the propagation of a non-reflected spin wave in YIG films with artificial defects. Zhurnal radioelektroniki [Journal of Radio Electronics] [online]. 2019. №10. http://doi.org/10.30898/1684-1719.2019.10.11 (In Russian)
  6. Беляев Б.А., Изотов А.В. Микромагнитный расчет магнитостатических мод колебаний ортогонально намагниченного диска железо-иттриевого граната. Физика твердого тела. 2013. T.55. №12. C.2370-2378.
  7. Buchanan K.S. et al. Magnetic-field tunability of the vortex translational mode in micron-sized permalloy ellipses: Experiment and micromagnetic modeling. Physical Review B. 2006. V.74. №6. С.064404. https://doi.org/10.1103/PhysRevB.74.064404
  8. Long H.H. et al. Micromagnetic modeling simulations and applications. IEEE 17th International Zurich Symposium on Electromagnetic Compatibility. 2006. P.398-401. https://doi.org/10.1109/EMCZUR.2006.214955
  9. Vansteenkiste A., Leliaert J., Dvornic M., Helsen M., Garcia-Sanchez F., B. van Waeyenberge. The desing and verification of MuMax3. AIP Advances. 2014. V4. P.107133. https://doi.org/10.1063/1.4899186
  10. Никитов С.А. и др. Магноника-новое направление спинтроники и спин-волновой электроники. Успехи физических наук. 2015. Т.185. №10. С.1099-1128. https://doi.org/10.3367/UFNr.0185.201510m.1099
  11. Kruglyak V.V., Demokritov S.O., Grundler D. Magnonics. Journal of Physics D: Applied Physics. 2010. V.43. №26. P.264001. https://doi.org/10.1088/0022-3727/43/26/264001
  12. Gieniusz R., Bessonov V.D., Guzowska U., Stognij A.I., Maziewski A. An antidot array as an edge for total non-reflection of spin waves in yttrium iron garnet films. Applied Physics Letters. 2014. V104. P.082412. https://doi.org/10.1063/1.4867026
  13. Schreiber D.K., Heinonen O.G., Petford-Long A.K. Micromagnetic modeling of the magnetization dynamics in a circularly exchange-biased and exchange-coupled ferromagnetic multilayer. Physical Review B. 2009. V.80. №1. P.014411.https://doi.org/10.1103/PhysRevB.80.014411
  14. Sadovnikov A.V., Grachev A.A., Sheshukova S.E., Sharaevskii Yu.P., Serdobintsev A.A., Mitin D.M., Nikitov S.A. Magnonstraintronics: Reconfigurable spin-wave routing in strain-controlled bilateral magnetic stripes. Physical Review Letters. 2018. V.120. P.257203(6). https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.120.257203
  15. Batalov S.V., Shagalov A.G. Autoresonance control of a magnetization soliton. The Physics of Metals and Metallography. 2010. V.109. №1 P.1-6. https://doi.org/10.1134/S0031918X10010011
  16. Teplov V.S., Bessonov V.D. Micromagnetic Modeling of Magnetization Autoresonance in Yig Thin Films with Induced Uniaxial Anisotropy. Diagnostics, Resource and Mechanics of materials and structures. 2018. V.6. P.222-228. https://doi.org/10.17804/2410-9908.2018.6.222-228 (In Russian)
  17. Serga A.A., Chumak A.V., Hillebrands B. YIG magnonics. Journal of Physics D: Applied Physics. 2010. V.43. №26. P.264002. https://doi.org/10.1088/0022-3727/43/26/264002
  18. Damon R.W., Eshbach J.R. Magnetostatic modes of a ferromagnet slab. Journal of Physics and Chemistry of Solids. 1961. V.19. №3-4. P.308-320. https://doi.org/10.1016/0022-3697(61)90041-5
  19. Vaz C.A.F., Bland J.A.C., Lauhoff G. Magnetism in ultrathin film structures. Reports on Progress in Physics. 2008. V.71. №5. P.056501. https://doi.org/10.1088/0034-4885/71/5/056501
  20. Stancil D.D., Prabhakar A. Spin waves. New York, Springer. 2009. V.5. https://doi.org/10.1007/978-0-387-77865-5
  21. Kittel C. Physical theory of ferromagnetic domains. Reviews of modern Physics. 1949. V.21. №4. P.541. https://doi.org/10.1103/RevModPhys.21.541
  22. Goodenough J. B.Interpretation of domain patterns recently found in BiMn and SiFe alloys. Physical Review. 1956. V.102. №2. P.356. https://doi.org/10.1103/PhysRev.102.356
  23. Ландау Л.Д. Лифшиц Е.М. К теории дисперсии магнитной проницаемости ферромагнитных тел. Москва, Наука. 1969. Т.1. С.128
  24. Vansteenkiste A., VandeWiele B. MUMAX: A new high-performance micromagnetic simulation tool. JMMM. 2011. V323. P.2585-2591. https://doi.org/10.1016/j.jmmm.2011.05.037
  25. Kittel C. Excitation of spin waves in a ferromagnet by a uniform rf field. Physical Review. 1958. V.110. №6. P.1295. https://doi.org/10.1103/PhysRev.110.1295
  26. Demidov V.E., Hansen U.H., Demokritov S.O. Spin-wave eigenmodes of a saturated magnetic square at different precession angles, Physical review letters. 2007. V.98. №15. P.157203. https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.98.157203
  27. Боков В.А. Физика магнеников. Санкт-Петербург, Невский диалект. 2002. С.143
  28. Kittel C. On the theory of ferromagnetic resonance absorption. Physical review. 1948. V.73. №2. P.155. https://doi.org/10.1103/PhysRev.73.155