Disperzní relace magnonických krystalů s netriviální prostorovou distribucí magnetické anizotropie

Abstract

Magnonika je poměrně novým vědním oborem zabývajícím se spinovými vlnami, což jsou kolektivní excitace magnetizace. Základními stavebními prvky magnonických obvodů, které umožňují kontrolu nad disperzí spinových vln jsou magnonické krystaly. Jejich periodická struktura zapříčiní vznik komplexní pásové struktury s pásem zakázaných frekvencí. Periodické struktury lze klasicky dosáhnout modulací tloušťky materiálu nebo skokovou změnou saturační magnetizace. Předložená práce se zabývá teoretickým popisem disperzních relací magnonických krystalů, kde je periodicity systému dosahováno modulací směru uniaxiální magnetické anizotropie a kontinuální změnou saturační magnetizace. Pro lepší vhled do chování spinových vln v prostředí se změnou magnetických vlastností je uvedena teorie popisující lom a odraz spinových vln na rozhraní, která byla dále ověřena numerickými simulacemi.Magnonics is a novel field of research dealing with the physics of spin waves, which are collective excitations of a magnetization. Magnonic crystals, the basic building blocks of magnonic circuits, allow extended control over the spin-wave dispersion. The periodic structure of magnonic crystals results in the formation of a complex band structure with a gap of forbidden frequencies. Periodic structures are conventionally prepared by a local modulation of material thickness or by a step change of saturation magnetization. The presented work deals with the theoretical verification of dispersion relations of magnonic crystals, where the periodicity of the system is achieved by the modulation of the direction of uniaxial magnetic anisotropy and by continuous change of saturation magnetization. For a better insight into the propagation of spin waves in a material with non-homogeneous magnetic properties, a theory describing the refraction and reflection of spin waves at the interface is presented and further verified by numerical simulations.