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Propagation of Magnetostatic Spin Waves in YIG Nano-Structures
Elisabeth Weiß
Art der Arbeit
Masterarbeit
Universität
Universität Wien
Fakultät
Fakultät für Physik
Studiumsbezeichnung bzw. Universitätlehrgang (ULG)
Masterstudium Physik
Betreuer*in
Andrii Chumak
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Alle Rechte vorbehalten / All rights reserved
DOI
10.25365/thesis.69935
URN
urn:nbn:at:at-ubw:1-11141.18008.747499-7
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(Print-Exemplar eventuell in Bibliothek verfügbar)

Abstracts

Abstract
(Deutsch)
Diese Arbeit untersucht das Verhalten von Spinwellen in Damon-Eshbach-Geometrie in einer Nanostrukturierung unter 1000 nm von Yttrium-Eisen-Granat (YIG) mithilfe von numerischen Simulationen und von existierenden analytischen Verfahren, die für Mikrostrukturen entwickelt wurden. Des Weiteren wird eine experimentelle Untersuchung durch ein Brillouin-Light-Scattering (BLS) -Mikroskop durchgeführt. Die Ergebnisse zeigen, dass Damon-Eshbach Spinwellen in YIG-Nanostrukturen existieren und auch über relativ große Distanzen, bis etwas über 22 µm, propagieren. Die Dispersionskurven der mikromagnetischen Simulation zeigen unterschiedliche Muster aufgrund der untersuchten verschiedenen Breiten der Wellenleiter. Ein Vergleich zu existierenden analytischen Methoden präsentiert, dass diese nicht ausreichend sind, um auch Nanostrukturen genügend zu beschreiben. Die experimentellen Resultate zeigen, dass Damon-Eshbach Spinwellen in Nano- und Mikrostrukturen weniger intensiv sind, als auch eine niedrigere Frequenzdifferenz der an den Magnonen gestreuten Photonen und der ursprünglichen Photonen des Lasers zeigen. Die theoretischen und experimentellen Ergebnisse bringen magnonische Schaltungen im Nanometer-Bereich ein Stück näher zur Umsetzung.
Abstract
(Englisch)
This thesis focuses on the study of the behavior of magnetostatic surface spin waves in a nanostructured Yttrium-Iron-Garnet (YIG) waveguide below 1000 nm using micromagnetic simulations, existing analytical models for magnetic microstructures and a Brillouin-Light-Scattering (BLS) spectroscopy for experimental measurements of the Damon-Eshbach spin-wave behavior. The results show that Damon-Eshbach spin waves do propagate in nanostructured YIG waveguides and can travel over relatively large distances up to 22 µm. It also compares different dispersion curves for waveguides with different widths as a result of the micromagnetic simulations. The results of the micromagnetic simulations and the existing analytics further show after a comparison of the dispersion curve that the preexisting analytics are not sufficient and an extension is needed to include nanostructures. The experimental studies of Damon-Eshbach spin waves demonstrate lower intensity of their propagation in nanostructured compared to microstructured YIG, as well as a smaller frequency difference of the photons scattered by magnons compared to the non-interacting laser photons. These theoretical and experimental findings make a significant step towards the realization of nano-scaled magnonic circuits.

Schlagwörter

Schlagwörter
(Englisch)
Damon Eshbach spin wave YIG nano structure BLS micromagnetic simulation MuMax3 dispersion
Schlagwörter
(Deutsch)
Damon Eshbach Spinwelle YIG nano Struktur BLS mikromagnetische Simulation MuMax3 Dispersion
Autor*innen
Elisabeth Weiß
Haupttitel (Englisch)
Propagation of Magnetostatic Spin Waves in YIG Nano-Structures
Paralleltitel (Deutsch)
Ausbreitung magnetostatischer Spinwellen in YIG Nanostrukturen
Publikationsjahr
2021
Umfangsangabe
VI, 87 Seiten : Illustrationen, Diagramme
Sprache
Englisch
Beurteiler*in
Andrii Chumak
Klassifikationen
33 Physik > 33.16 Elektrizität, Magnetismus ,
33 Physik > 33.68 Oberflächen, Dünne Schichten, Grenzflächen ,
33 Physik > 33.75 Magnetische Materialien
AC Nummer
AC16413801
Utheses ID
59634
Studienkennzahl
UA | 066 | 876 | |
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