Mikrowellenpumpen und Spindynamik in ferrimagnetischen Y3Fe5O12-Filmen und Quantenhybridstrukturen

• Antragsteller: Dmitry Azamat, Ph.D.
• Fachliche Zuordnung: Experimentelle Physik der kondensierten Materie
• Förderung: Förderung seit 2024
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 547603784

Ziel des Projekts ist es, gepulste Magnetresonanz und magneto-optische Untersuchungen an dünnen Yttrium-Eisen-Granat-Filmen (YIG, mit einer Dicke d<1µm) und Hybridstrukturen (Ferrit-Paramagnet-Strukturen) durchzuführen, um die folgenden Phänomene zu klären: 1. Nichtlineare Magnonendynamik in ferrimagnetischen YIG-Filmen. Dieser Teil konzentriert sich auf nichtlineare Prozesse zur Anregung kurzwelliger Spinwellen (Austauschspinwellen). Die Etablierung einer kohärenten Präzession der Magnetisierung für Magnonen mit Wellenvektor k = 0 wird in einem senkrecht zum Film ausgerichteten Magnetfeld untersucht. Hier wird das langlebige freie Induktionszerfall-Signal (FID) in YIG-Filmen untersucht, um die Bildung der Bose-Einstein-Kondensation von Magnonen unter nichtresonanter Mikrowellenanregung (bei unterschiedlicher Frequenzverschiebung des Mikrowellen-Impulses gegenüber der Resonanz) zu analysieren. Darüber hinaus können Experimente an parametrisch angeregten Magnonen in dünnen YIG-Filmen durchgeführt werden, um den Prozess der anschließenden Thermalisierung zum kohärenten Magnonenkondensat zu untersuchen. 2. Quantenverstärkungseffekt für magnetostatische Volumenwellen (MSW) in einer Hybridstruktur aus YIG und einem paramagnetischen System, das durch paramagnetische Maserkristalle wie GaN:Fe3+ und ZnO:Mn2+ dargestellt wird. Potenzielle Vorteile und Einschränkungen können im Fall von Ferrit-Paramagnet-Strukturen in Betracht gezogen werden, wenn das Mikrowellenfeld von MSW-Wellen mit dem invertierten Spinsystem von ZnO:Mn2+ durch optisches Pumpen bei der Temperatur von flüssigem Helium interagiert. Die Möglichkeit eines Pumpgenerators in einer YIG-Maser-Kristallstruktur wird geprüft. Die Ergebnisse werden mithilfe eines gepulsten Magnetresonanzaufbaus bei einer X-Band-Frequenz von ~8 GHz erzielt, wobei die MSW-Frequenz mit einem der Spinresonanz-Übergänge zusammenfällt. Diese Daten werden durch optische Methoden mit Mikrometer-Ortsauflösung für Brillouin-Lichtstreuungsmessungen sowie durch die optische Detektion der Magnetresonanztechnik (ODMR) ergänzt.

• DFG-Verfahren: WBP Stelle