晶体钇铁石榴石中磁性的三维纳米尺度调控
材料科学
2025-11-03 v2 介观与纳米尺度物理
摘要
钇铁石榴石 (YIG) 卓越的磁学、光学和声子特性使其在基于自旋波的应用和光子应用中独一无二。然而，以非破坏性方式纳米结构化晶体 YIG 并操纵其磁性是一项突出的挑战，迄今为止大多局限于二维能力。在这里，我们展示了用聚焦紫外激光辐照单晶 YIG 薄膜，可以在保持晶体质量的同时，驱动垂直磁各向异性的稳定、巨大增强。这种调制在横向和垂直方向上都被高度限制在纳米尺度，并且其在体积内的延伸可以通过连续的深度控制进行精细调节。通过利用这些三维各向异性分布，我们展示了自旋波能带结构、体积空间局域化和非互易性的大范围调控，实现了原理验证的 3D 磁振子晶体。这种基于晶体 YIG 薄膜的简单、一步式激光纳米制造三维磁性系统的方法，为在磁振子和磁光器件中设计新颖功能开辟了道路。
引用
@article{arxiv.2409.17722,
title = {Three-dimensional nanoscale control of magnetism in crystalline Yttrium Iron Garnet},
author = {Valerio Levati and Matteo Vitali and Andrea Del Giacco and Nicola Pellizzi and Raffaele Silvani and Luca Ciaccarini Mavilla and Marco Madami and Irene Biancardi and Davide Girardi and Matteo Panzeri and Piero Florio and Maria Cocconcelli and David Breitbach and Philipp Pirro and Ludovica Rovatti and Nora Lecis and Federico Maspero and Riccardo Bertacco and Giacomo Corrielli and Roberto Osellame and Valeria Russo and Andrea Li Bassi and Silvia Tacchi and Daniela Petti and Edoardo Albisetti},
journal= {arXiv preprint arXiv:2409.17722},
year = {2025}
}
备注
20 pages, 5 figures