Teoretyczna analiza wiązek fal spinowych w cienkich warstwach ferromagnetycznych
Loading...
Date
2017
Authors
Editor
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
Publisher
Title alternative
Theoretical study of the spin wave beams in thin ferromagnetic films
Abstract
Fale spinowe są obiecującym nośnikiem informacji, których wykorzystanie może przyczynić się do stworzenia nowej klasy układów do przetwarzania informacji, układów magnonicznych, o wyższej wydajności i mniejszej energochłonności niż układy elektroniczne. Współcześnie najczęściej rozważa się fale spinowe rozchodzące się w postaci fal płaskich. Jednakże, alternatywnym rozwiązaniem jest wykorzystanie wiązek fal spinowych propagujących w jednorodnych układach planarnych. Wiązki te mogą być wykorzystane zarówno, jako nośnik informacji jak i narzędzie eksperymentalne do badania właściwości magnetycznych przy krawędziach cienkich warstw z dużą rozdzielczością przestrzenną.
Głównym celem niniejszej pracy doktorskiej było teoretyczne badanie wiązek fal spinowych w cienkich warstwach magnetycznych. Badania były skoncentrowane na koherentnych i monochromatycznych wiązkach, w szczególności analizowane było ich zachowanie w niejednorodnych układach ferromagnetycznych. Zbadane i opisane zostały takie zjawiska jak odbicie i załamanie wiązek fal spinowych oraz efekt Goosa-Hänchen w odbiciu oraz transmisji. Zbadane zostało również uginanie wiązek fal spinowych spowodowane niejednorodnym polem magnetycznym oraz efekt kolimacji fal. Ponadto, w pracy zaproponowana została metoda wzbudzania wiązek fal spinowych przy wykorzystaniu mikrofalowych anten koplanarnych o modulowanej szerokości.
Spin waves are promising information carriers and their utilization can result in designing a new class of efficient and low energy consuming information processing devices – magnonic units. Nowadays, the most popular approach is consideration of spin waves propagating in the form of plane-waves or spin waves propagating in confined structures. However, magnonic devices based on planar structures with the spin wave beams can be also exploited to transfer and process information. Moreover, the spin wave beams could be used as a tool to study magnetic properties locally and to deeper knowledge about spin wave dynamics. The main objective of the thesis is the theoretical analysis of spin wave beam dynamics in ferromagnetic films. The research is focused on the coherent low-divergence spin wave beams. Spin wave beams reflection, refraction, lateral shifts along the interface between incident and reflected (or transmitted) beam spots (Goos-Hänchen effect), and beam bending due to non-uniform internal magnetic field are extensively analyzed. Also, the collimation of monochromatic beams of spin waves has been studied. Furthermore, the method suitable for spin wave beams excitation using width-modulated microwave transducers is proposed. The designed microwave antennae enables excitation of multiple spin wave beams of different widths in the single ferromagnetic film.
Spin waves are promising information carriers and their utilization can result in designing a new class of efficient and low energy consuming information processing devices – magnonic units. Nowadays, the most popular approach is consideration of spin waves propagating in the form of plane-waves or spin waves propagating in confined structures. However, magnonic devices based on planar structures with the spin wave beams can be also exploited to transfer and process information. Moreover, the spin wave beams could be used as a tool to study magnetic properties locally and to deeper knowledge about spin wave dynamics. The main objective of the thesis is the theoretical analysis of spin wave beam dynamics in ferromagnetic films. The research is focused on the coherent low-divergence spin wave beams. Spin wave beams reflection, refraction, lateral shifts along the interface between incident and reflected (or transmitted) beam spots (Goos-Hänchen effect), and beam bending due to non-uniform internal magnetic field are extensively analyzed. Also, the collimation of monochromatic beams of spin waves has been studied. Furthermore, the method suitable for spin wave beams excitation using width-modulated microwave transducers is proposed. The designed microwave antennae enables excitation of multiple spin wave beams of different widths in the single ferromagnetic film.
Description
Wydział Fizyki
Sponsor
Keywords
magnonika, magnonic, fale spinowe, spin waves, wiązki fal spinowych, spin wave beams