Magnetic damping in binary 3-d transition metal alloys and multilayers

Dokumentenart:	Hochschulschrift der Universität Regensburg (Dissertation)
Open Access Art:	Primärpublikation
Datum:	22 Juni 2017
Begutachter (Erstgutachter):	Prof. Dr. C. Back
Tag der Prüfung:	19 Mai 2017
Institutionen:	Physik > Institut für Experimentelle und Angewandte Physik > Entpflichtete oder im Ruhestand befindliche Professoren > Lehrstuhl Professor Back > Arbeitsgruppe Christian Back
Stichwörter / Keywords:	damping ; CoFe ; cobalt; iron; magnetization dynamics; ferromagnetic resonance; FMR
Dewey-Dezimal-Klassifikation:	500 Naturwissenschaften und Mathematik > 530 Physik
Status:	Veröffentlicht
Begutachtet:	Ja, diese Version wurde begutachtet
An der Universität Regensburg entstanden:	Ja
Dokumenten-ID:	35780

Zusammenfassung (Englisch)

This work investigates the magnetic properties saturation magnetization, spectroscopic g-factor, effective magnetization, and magnetic damping of the binary 3d transition metal alloys Ni-Co, Ni-Fe, and Co-Fe and in Ni-Fe multilayers with FMR, SQUID and XRD methods over the complete range of alloy compositions. The focus lies on the determination of the intrinsic Gilbert damping parameter in these ...

Zusammenfassung (Englisch)

This work investigates the magnetic properties saturation magnetization, spectroscopic g-factor, effective magnetization, and magnetic damping of the binary 3d transition metal alloys Ni-Co, Ni-Fe, and Co-Fe and in Ni-Fe multilayers with FMR, SQUID and XRD methods over the complete range of alloy compositions. The focus lies on the determination of the intrinsic Gilbert damping parameter in these metallic alloys. To this end, all significant extrinsic contributions, induced by sample and measurement geometry (radiative damping and spin pumping), are accounted for, enabling the determination of the intrinsic effects. This method allows for qualitative and quantitative comparison of measurement data to ab initio calculations and yield excellent agreement for most alloys. A surprising experimental result is the ultra-low damping of 0.0005 of a metallic Co(25 %)Fe(75 %) alloy. For this alloy, several approaches to minimize the total measured damping are taken, yielding an alloy with a total measured damping of 0.0012. In combination with its large saturation magnetization of 2.3 T this material should exhibit a long spinwave diffusion length and thus could replace common metallic magnetic alloys for magnonics applications. Due to the large set of data gathered, this study is also intended as a glossary for magnetic properties of 3d transition metal alloys.

Übersetzung der Zusammenfassung (Deutsch)

In dieser Dissertation werden die magnetischen Eigenschaften, Sättigungsmagnetisierung, spektroskopischer g-Faktor, effektive Magnetisierung und magnetische Dämpfung von 3-d Übergangsmetalllegierungen Ni-Co, Ni-Fe und Co-Fe und von Ni-Fe Multilagen mit Ferromagnetischer Resonanz (FMR), Superconducting Quantum Interference Devive (SQUID) und X-ray Diffraction (XRD) Messungen. Die Bestimmung der ...

Übersetzung der Zusammenfassung (Deutsch)

In dieser Dissertation werden die magnetischen Eigenschaften, Sättigungsmagnetisierung, spektroskopischer g-Faktor, effektive Magnetisierung und magnetische Dämpfung von 3-d Übergangsmetalllegierungen Ni-Co, Ni-Fe und Co-Fe und von Ni-Fe Multilagen mit Ferromagnetischer Resonanz (FMR), Superconducting Quantum Interference Devive (SQUID) und X-ray Diffraction (XRD) Messungen. Die Bestimmung der intrinsischen Gilbert-Dämpfung dieser Legierungen liegt ist der Fokus der Studie. Daher werden alle von Proben- und Messgeometrie verursachten extrinsischen Beiträge zur totalen gemessenen Dämpfung (radiative Dämpfung und Spin pumpen) identifiziert und quantifiziert um die intrinsische Dämpfung bestimmen zu können. Diese Methodik erlaubt den qualitativen und quantitativen Vergleich experimenteller Daten mit ab initio Theorien, mit exzellentem Ergebnis für die meisten Legierungen. Ein überraschendes experimentelles Ergebnis ist die ultra-niedrige intrinsische Dämpfung der metallischen Co(25 %)Fe(75 %) Legierung von 0.0005. Um die totale gemessene Dämpfung für dieses Material zu minimieren werden verschieden Ansätze vorgestellt, wobei ein Minimum in der totalen gemessenen Dämpfung von 0.0012 erreicht wird. Diese Legierung sollte Aufgrund der niedrigen Dämpfung und hohen Sättigungsmagnetisierung von 2.3 T eine große Spinwellendiffusionslänge haben und könnte daher metallische Standardmaterialien für Magnonics Anwendungen ersetzen.

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