Ułatwienia dostępu

Wygłoszone seminaria

Seminarium Fizyki Materii Skondensowanej Hybrydowo

High-frequency susceptibility with inertia and nutation resonance in ferromagnets: opportunities for sub-THz magnonics

25-03-2025 14:00 - 15:00
Miejsce
Instytut Fizyki PAN
Telefon
E-mail
Ten adres pocztowy jest chroniony przed spamowaniem. Aby go zobaczyć, konieczne jest włączenie w przeglądarce obsługi JavaScript.
Speaker
Anna Semisalova
Affiliation
Wydział Fizyki Universität Duisburg-Essen, RFN
Sala
Sala D, budynek I

The onset of additional high-frequency resonance in ferromagnets due to inertia of magnetization has been shown first theoretically [1] and then experimentally [2,3]. The existence of sub-THz resonant frequency in ferromagnetic materials and ability to excite the magnetization nutation coupled to its precession significantly broadens the potential range of applications of ferromagnets in ultrafast magnetism. While several theoretical studies have been mostly addressing the dependence of the nutation resonance frequency on the inertial relaxation time [4,5], the understanding of the influence of the materials parameters on the overall magnetic susceptibility behavior including the precession and nutation magnetic resonances is still missing. We present an analytical study of the linearized high-frequency susceptibility tensor using the Polder-Ansatz for the ferromagnetic systems exhibiting the inertia of magnetization and resolve the effect of Gilbert damping constant and inertial time as well as applied magnetic field on the intensity and linewidth of nutation resonance. We show that the inertia in general leads to the reduction of the ferromagnetic resonance frequency for both aligned and non-aligned modes, and illustrate it with examples of single-crystalline thin films with cubic and uniaxial anisotropy. For an out-of-plane applied magnetic field the frequency dependence of resonance field becomes non-linear, in contrast to conventionally used Kittel formula. We also find that the nutational resonance frequency increases with the magnetic anisotropy and field. We find that a larger inertial relaxation parameter leads to an increase of nutation amplitude and to the decrease of nutation resonance linewidth, thus, favoring its experimental detection. In contrast, the nutation resonance in ferromagnetic materials with high Gilbert damping is expected to be broad and of low amplitude. The relative intensity of the nutation peak in susceptibility as compared to precession is boosted significantly by the increase of inertial term which further confirms that the materials with higher inertial relaxation parameter might be the best candidates for investigating the novel phenomena of inertial spin dynamics. Our study provides a quantitative pathway to identify effects of inertia in broadband microwave spectroscopy. We conclude that inertia needs to be taken into account for an accurate evaluation of magnetic parameters such as magnetic anisotropy and g-factor, and for an interpretation of spin dynamics experiments, especially at high magnetic fields (> few T). Our findings might contribute to a new concept of high speed information processing with THz frequencies which has recently moved into the focus of spintronics.

[1] J.-E. Wegrowe, M.-C. Ciornei, Am. J. Phys. 80, 607 (2012)

[2] K. Neeraj et al., Nature Phys. 17, 245 (2021)

[3] V. Unikandanunni et al., PRL 129, 237201 (2022)

[4] M. Cherkasskii, M. Farle, A. Semisalova, Phys. Rev. B 102, 184432 (2020)

 

Wykład będzie wygłoszony w języku angielskim.

 
 

Lista terminów (Strona szczegółów wydarzenia)

  • 25-03-2025 14:00 - 15:00
Zapamiętaj ustawienia
Ustawienia plików cookies
Do działania oraz analizy naszej strony używamy plików cookies i podobnych technologii. Pomagają nam także zrozumieć w jaki sposób korzystasz z treści i funkcji witryny. Dzięki temu możemy nadal ulepszać i personalizować korzystanie z naszego serwisu. Zapewniamy, że Twoje dane są u nas bezpieczne. Nie przekazujemy ich firmom trzecim. Potwierdzając tę wiadomość akceptujesz naszą Politykę plików cookies.
Zaznacz wszystkie zgody
Odrzuć wszystko
Przeczytaj więcej
Essential
Te pliki cookie są potrzebne do prawidłowego działania witryny. Nie możesz ich wyłączyć.
Niezbędne pliki cookies
Te pliki cookie są konieczne do prawidłowego działania serwisu dlatego też nie można ich wyłączyć z tego poziomu, korzystanie z tych plików nie wiąże się z przetwarzaniem danych osobowych. W ustawieniach przeglądarki możliwe jest ich wyłączenie co może jednak zakłócić prawidłowe działanie serwisu.
Akceptuję
Analityczne pliki cookies
Te pliki cookie mają na celu w szczególności uzyskanie przez administratora serwisu wiedzy na temat statystyk dotyczących ruchu na stronie i źródła odwiedzin. Zazwyczaj zbieranie tych danych odbywa się anonimowo.
Google Analytics
Akceptuję
Odrzucam