Paraméteres rezonancia elméleti vizsgálata mágneses vékonyrétegekben
A mágneses anyagok elméleti és kísérleti vizsgálata napjainkban is széles körben kutatott terület. Gyakorlati szempontból az adattárolás az egyik legfontosabb ágazat, de a jövőben fontos szerep jut a spintronikai alkalmazásoknak is. A spintronika aktívan fejlődő ágazata a magnonika1 amelyben az információ továbbítására és feldolgozására spinhullámokat használunk. Az egyik fontos feladat, amely gyakorlati megvalósításra vár a spihullámok generálása és erősítése.
Kísérletileg is sikerült igazolni a felületi akusztikus hullámok és magnonok közötti kölcsönhatást2,3.. Dolgozatomban egy egyszerű modellen keresztül szeretném megmutatni, hogy felületi akusztikus hullámok is gerjeszthetnek spinhullámokat. Feltételezzük, hogy a felületi hullám a piezoelektromos felületre párologtatott mágneses vékonyrétegben periodikus mechanikai feszültséget hoz létre, amely befolyásolja annak mágneses anizotrópiáját . Mivel az akusztikus hullám hossza lényegesen nagyobb a magnonok hullámhosszánál az általunk szimulált tartományon, az anizotrópia változása térben homogénnek tekinthető. Vizsgálódásaink során a mágneses monoréteg energiáját egy klasszikus, kiterjesztett Heisenberg-modellel írtuk le, amelyet időben harmonikusan változó egytengelyes anizotrópiával is kiegészítettünk. Modellrendszerünkben egy centrált téglalap rácsot vizsgáltunk ferromágneses legközelebbi szomszéd csatolással és másodszomszéd Dzyaloshinskii-Moriya (DM) kölcsönhatással.
Munkám során implementáltam egy Landau-Lifshitz-Gilbert (LLG) egyenlet megoldására alkalmas eljárást4 és az általam fejlesztett spindinamika programot alkalmassá tettem időben változó mágneses anizotrópia kezelésére. Egyszerű ferromágneses rendszerre megmutattam, hogy spin-hullám közelítésben az LLG egyenlet átírható egy paraméteres harmonikus oszcillátor egyenletére. A paraméteres rezonancia jelenlétét spindinamika szimulációkkal is sikerült kimutatni. Szimulációk segítségével megvizsgáltam, hogy milyen hatással van a rendszerre a második szomszédok között fellépő DM-kölcsönhatás. Tanulmányoztam azt az esetet is, amikor az alapállapot a DM-kölcsönhatás következményeként egy spin-spirál állapot.
Irodalom
1. A. Barman et al. J. Phys.: Condens. Matter 33 413001 ( 2021)
2. J.-Y. Duquesne et al. Phys. Rev. Applied 12, 024042 (2019)
3. X. Li, D. Labanowski, S. Salahuddin, C.S. Lynch, Journal of Applied Physics 122, 043904 (2017)
4. G.P. Müller et al. Phys. Rev. B 99, 224414 (2019)
szerző
-
Máth Benedek Huba
Fizika alapszak (BSc)
alapképzés (BA/BSc)
konzulens
-
Dr. Udvardi László
tud. főmunkatárs, Elméleti Fizika Tanszék
