Details

В данной работе численно исследуются спиновые волны, возбуждаемые упругими деформациями в пластине ферромагнитного FeGa, когда магнитное поле линейно меняется по её толщине. Цель – выявление закономерностей динамики намагниченности в такой ситуации, включая дисперсионные соотношения спиновых волн и изменение запрещённых зон. Магнитоупругая динамика, порождаемая воздействием периодической силы на поверхность пластины, моделировалась с использованием микромагнитной среды mumax+. Исследовался характер возбуждаемой динамики при варьировании частоты прилагаемой силы и выбора области её приложения (воздействие осуществлялось на одну из двух противоположных граней). В результате были получены дисперсионные кривые исследуемых спиновых волн. При частотах приложенной силы выше максимальной частоты резонанса по образцу обнаружено распространение обменных спиновых волн, и проиллюстрировано, что их дисперсионное соотношение имеет квадратичный характер. Также моделировались случаи, когда частота возбуждающей силы находилась в диапазоне между максимальной и минимальной частотой ФМР в образце. Наблюдалось возникновение свободных спиновых мод при подаче возмущения со стороны образца с минимальной локальной частотой ФМР. При приложении периодической силы к границе с частотой ФМР, превышающей частоту возбуждения, было показано, что колебания не распространяются. Результаты представляют интерес для приложений в области спинтроники и магноники, например, при создании магнонных диодов и фильтров.

This work presents a numerical study of spin waves excited by elastic deformations in a ferromagnetic FeGa plate in a magnetic field that varies linearly across the thickness. The objective was to identify the patterns in the magnetization dynamics under these conditions, including dispersion relations for spin waves and the variation of the band gaps. Magnetoelastic dynamics induced by a periodic force applied to the plate surface were simulated using the micromagnetic package mumax+. The character of the excited dynamics was studied by varying the frequency of the applied force and the choice of the surface to which it was applied. As a result, dispersion curves were obtained for the spin waves under study. When the driving frequency exceeded the maximum resonance frequency of the sample, the propagation of exchange spin waves was observed, and their dispersion relation was noticed to have a quadratic character. In addition, cases in which the driving frequency was in the range between the maximum and minimum FMR frequency in the sample were simulated. It was demonstrated that when perturbations originated from a side of a sample with lower FMR, the propagation of free spin modes occurred. However, when a driving force was applied to the boundary where the local FMR frequency was higher than the driving one, it was shown that the propagation of spin waves was forbidden. The results may find applications in spintronics and magnonics for the design of magnon diodes and filters.