Магнитная структура и резонансные свойства гексагональной решетки антиточек

Abstract

Исследованы статические и резонансные свойства ферромагнитной пленки с гексагональной решеткой антиточек (отверстий в пленке). Описание свойств системы основано на микромагнитном моделировании и аналитических решениях уравнения Ландау–Лифшица. Исследована зависимость спектра ферромагнитного резонанса от ориентации внешнего магнитного поля в плоскости пленки и геометрических параметров решетки. Изучен характер изменения динамики системы от частоты при фиксированном магнитном поле и от поля при фиксированной частоте, когда изменение поля приводит к изменению статического магнитного упорядочения. Установлено, что специфические особенности динамики системы сохраняются в обеих постановках эксперимента. При малых коэффициентах затухания в спектре магнитного резонанса наблюдается три квазиоднородные моды, отвечающие резонансу различных областей (доменов) элементарной ячейки решетки антиточек. Показано, что угловые зависимости частот резонанса отдельных мод обладают симметрией второго порядка, при этом соответствующие легкие оси повернуты друг относительно друга на 60°. В результате реализуется гексагональная симметрия статических и динамических магнитных характеристик системы. Наличие в спектре резонанса нескольких квазиоднородных мод, отвечающих прецессии магнитных моментов разных участков элементарной ячейки решетки, может быть принципиальным для функционирования рабочих элементов приборов магноники.

Досліджено статичні та резонансні властивості феромагнітної плівки з гексагональною граткою антиточок (отворів у плівці). Опис властивостей системи базується на мікромагнітному моделюванні та аналітичному розв’язанні рівнянь Ландау–Ліфшица. Досліджено залежність спектра феромагнітного резонансу від орієнтації зовнішнього магнітного поля у площині плівки та геометричних параметрів гратки. Вивчено характер зміни динаміки системи від частоти при фіксованому магнітному полі та від поля при фіксованій частоті, коли зміна поля приводить до зміни статичного магнітного упорядкування. Встановлено, що специфічні особливості динаміки системи зберігаються в обох постановках експерименту. При малих коефіцієнтах згасання в спектрі магнітного резонансу спостерігаються три квазіоднорідні моди, які відповідають резонансу різних областей (доменів) елементарної комірки гратки антиточок. Показано, що кутові залежності частот резонансу окремих мод характеризуються симетрією другого порядку, при цьому відповідні легкі вісі повернені одна відносно одної на 60°. Таким чином, реалізується гексагональна симетрія статичних та динамічних характеристик системи. Наявність в спектрі резонансу кількох квазіоднорідних мод, що відповідають прецесії магнітних моментів різних часток елементарної комірки гратки, може бути принциповим для функціювання робочих елементів приборів магноніки.

Static and resonance properties of ferromagnetic films with an antidot lattice (pores in the film) are studied. The description of the system is based on micromagnetic modeling and analytical solution of the Landau–Lifshitz equation. The dependences of ferromagnetic resonance spectra on the in-plane direction of applied magnetic field and on the lattice parameters are investigated. The dependences of a dynamic system response on frequency at fixed magnetic field and on field at fixed frequency, when the field changes cause the static magnetic order to change are explored. It is found that the specific peculiarities of the system А.И. Марченко, В.Н. Криворучко 208 Low Temperature Physics/Физика низких температур, 2012, т. 38, № 2 dynamics leave unchange for both of these experimental conditions. Namely, for low damping the resonance spectra contain three quasi-homogeneous modes which are due to the resonance of different regions (domains) of the antidot lattice cell. It is shown the angular field dependences of each mode are characterized by a twofold symmetry and the related easy axes are mutually rotated by 60 degrees. As the result, a hexagonal symmetry of the system static and dynamic magnetic characteristics is realized. The existence in the resonance spectrum of severel quasi-homogeneous modes related to different regions of the unit cell could be fundamental for working elements of magnonic devices.