钇铁石榴石薄膜中衬底取向对磁化动力学的调控
材料科学
2021-09-14 v1 介观与纳米尺度物理
其他凝聚态物理
摘要
采用脉冲激光沉积（PLD）技术，在单晶钆镓石榴石（GGG）衬底 [具有 (100) 与 (111) 取向] 上原位生长钇铁石榴石（YIG）及铋（Bi）替代 YIG（Bi0.1Y2.9Fe5O12，BYG）薄膜。随着 Bi-YIG 薄膜取向由 (100) 变为 (111)，由于晶胞十二面体位点上 Bi3+ 离子分布随取向变化，晶格常数由 12.384 Å 增大至 12.401 Å。原子力显微镜（AFM）图像显示薄膜表面光滑，Bi-YIG (111) 的粗糙度为 0.308 nm。衬底取向的改变导致 Gilbert 阻尼发生变化，进而引起铁磁共振（FMR）线宽增大。最佳 Gilbert 阻尼值分别为：YIG (100) 为 (0.54)×10⁻⁴，Bi-YIG (111) 取向薄膜为 (6.27)×10⁻⁴。我们还进行了 Hr 的角度变化测量，显示 (100) 生长薄膜中共振场具有四重对称性。此外，有效磁化强度（4πMeff）与 extrinsic 线宽（ΔH0）亦依赖于衬底取向。因此，PLD 生长可制备具有完美界面的单晶 YIG 与 BYG 薄膜，可用于自旋电子学及相关器件应用。
引用
@article{arxiv.2109.05901,
title = {Control of magnetization dynamics by substrate orientation in YIG thin films},
author = {Ganesh Gurjar and Vinay Sharma and Bijoy K. Kuanr and S. Patnaik},
journal= {arXiv preprint arXiv:2109.05901},
year = {2021}
}