单晶自立式三维钇铁石榴石磁子纳米谐振器

能够耦合机械振动与自旋波的纳米谐振器是一个引人入胜的概念，可用于量子信息处理中以在不同激发态之间传递信息。迄今为止，制备可承载长寿命自旋波激发并可能适合作为机械谐振器的自立式磁性纳米结构似乎难以实现。我们展示了具有近乎理想磁性的自立式单晶钇铁石榴石（YIG）三维纳米谐振器的制备。该自立式三维结构采用包括室温沉积和非晶 YIG 剥离以及随后退火结晶的复杂光刻工艺获得。结晶从衬底成核并跨越结构传播，即使绕过弯曲处达数微米距离，从而形成例如单晶谐振器，如透射电子显微镜所示。单个纳米结构中的自旋波激发通过时间分辨扫描 Kerr 显微镜成像。磁激发的窄线宽表明 Gilbert 阻尼常数仅为 $\alpha = 2.6 \times 10^{-4}$，可与外延 YIG 薄膜材料的最佳值相媲美。这一新制备工艺在磁子学与磁子力学中代表了一个飞跃，因为它提供了具有空前质量的三维 YIG 结构。同时，它展示了一种通往制备自立式结晶纳米结构的全新途径，也可能适用于其他材料体系。