The epitaxial iron-yttrium garnet films with homogeneous properties and narrow FMR line width

С.І. Ющук; С.А. Юр'єв; В.В. Мокляк

doi:10.15330/pcss.24.2.354-360

Автор(и)

С.І. Ющук Національний університет "Львівська політехніка", Львів, Україна
С.А. Юр'єв Національний університет "Львівська політехніка", Львів, Україна
В.В. Мокляк Інститут металофізики ім. Г.В. Курдюмова, НАН України, Київ, Україна; Івано-Франківський національний технічний університет нафти і газу, Івано-Франківськ, Україна

DOI:

https://doi.org/10.15330/pcss.24.2.354-360

Ключові слова:

залізо-ітриєвий гранат, ферит-гранатові плівки, рідкофазна епітаксія, феромагнітний реонанс

Анотація

Методом рідкофазної епітаксії (РФЕ) проведено вирощування плівок залізо-ітрієвого гранату Y₃Fe₅O₁₂ (YIG) товщиною 1...15 мкм на монокристалічних підкладках галій-гадолінієвого гранату Gd₃Ga₅O₁₂ (GGG). Досліджено вплив складу та маси шихти, температурних режимів, швидкостей руху та обертання підкладки на параметри плівок. Визначено та досліджено шарувату структуру, зумовлену неоднорідністю хімічного складу в товщині плівки. Досліджено залежність ступеня забруднення іонів Pb²⁺ та Pt⁴⁺ у плівках YIG та їх вплив на ширину лінії феромагнітного резонансу (ФМР) ∆H від умов росту плівок. Показано, що для отримання методом РФЕ серії бездефектних плівок з малими магнітними втратами та відтворюваними параметрами необхідно використовувати розчини-розплави великої маси (6...12 кг) та застосовувати їх додаткове змішування під час процесу росту.

Посилання

A.G. Gurevich, G.A. Melkov, Magnetic vibrations and waves (Nauka, Moscow, 1994).

L.V. Lutsev, A.M. Korovin, V.E. Bursian, S.V. Gastev, V.V. Fedorov, S.M. Suturin, N.S. Sokolov, Low-relaxation spin waves in laser-molecular-beam epitaxy grown nanosized yttrium iron garnet films, Appl. Phys. Lett., 108 (18), 182402, (2016); https://doi.org/10.1063/1.4948304.

Y.V. Khivintsev, V.K. Sakharov, A.V. Kozhevnikov, G.M. Dudko, Y.A. Filimonov, A. Khitun, Spin waves in YIG based magnonic networks: Design and technological aspects, J. Magn. Magn. Mater., 545, 168754, (2022); https://doi.org/10.1016/j.jmmm.2021.168754.

S.I. Yushchuk, S.A. Yur’ev, P.S. Kostyuk, V.K. Bondar, Application of Epitaxial Garnet Ferrite Structures in Microwave Electronics, Tekhn. Konstr. Elektron. Appar., 57, 22 (2005).

S.I. Yushchuk, P.S. Kostyuk, V.I. Loboyko, The influence of substrates on the ferromagnetic resonance line width of iron- yttrium garnet epitaxial films, Inorganic Materials, 38 (2), 233 (2002).

[S.L. Blank, J.W. Nielson, The growth of magnetic garnets by liquid phase epitaxy, Journ. Cryst. Growth, 17, 302 (1972).

S.I. Yushchuk, S.A. Yur’ev, P.S. Kostyuk, V.I. Nikolaychuk, Aproximate and nondestructive quality control of epitaxial ferrogarnet films, Instr. and Exp. Techniq, 54 (5), 712 (2011); https://doi.org/10.1134/S0020441211050083.

S.I. Yushchuk, S.O. Yuryev, I.R. Zachek, V.V. Moklyak, Diagnostics of Ferrogarnet Films Magnetization, Physics and Chemistry of Solid State, 15 (3), 643 (2014).

V.V. Moklyak, Features Crystal Structure LaGa - Substituted Epitaxial Films Yttrium Iron Garnet. Determination of Defects,Physics and Chemistry of Solid State, 16 (1), 68 (2015); https://doi.org/10.15330/pcss.16.1.68-73.

А.О. Kotsyubynsky, V.V. Moklyak, І.М. Fodchuk, The Magnetic Microstructure of YIG / GGG Films: Mossbauer Studies in the External Magnetic Fields, Physics and Chemistry of Solid State, 20 (2), 202 (2019); https://doi.org/10.15330/pcss.20.2.202-208.

I. Fodchuk, I. Hutsuliak, V. Dovganyuk, A. Kuzmin, Y. Roman, M. Solodkyi, P. Pynuk, P. Lytvyn, O. Gudymenko, I. Syvorotka, M. Barchuk, Fifteenth International Conference on Correlation Optics (Chernivtsi, Ukraine, 2021), p. 408; https://doi.org/10.1117/12.2615833.

V.V. Moklyak, Evaluation of structural perfection of epitaxial films yttrium iron garnet, Journal of Surface Physics and Engineering, 13 (1), 34 (2015); https://periodicals.karazin.ua/pse/article/download/4492/4062.

V.V. Moklyak, A study of magnetic and electronic hyperfine interactions in epitaxial film of yttrium-iron garnet by the method of conversion electron Mössbauer spectroscopy. Russian Microelectronics, 45, 587 (2016); https://doi.org/10.1134/S1063739716080114.

A. O. Kotsyubynsky, V. V. Moklyak, I. M. Fodchuk, V. O. Kotsyubynsky, P. M. Lytvyn, A. B. Grubyak, Magnetic Microstructure of Epitaxial Films of LaGa-Substituted Yttrium Iron Garnet,Metallofiz. Noveishie Tekhnol.,41 (4), 529 (2019); https://doi.org/10.15407/mfint.41.04.0529.

M.A. Popov, I.V. Zavislyak, Measurements of the Cubic Anisotropy Field in the (111) Thin Magnetic Films. IEEE 3rd Ukraine Conference on Electrical and Computer Engineering (UKRCON, Lviv, Ukraine, 2021), p. 27 https://doi.org/10.1109/UKRCON53503.2021.9575262.

V. Koronovskyy, Y. Vakyla, Magnetoelectric properties of micromagnetic structural inhomogeneities of ferrite garnet films with uniaxial magnetic anisotropy, Ferroelectrics, 577 (1), 214 (2021); https://doi.org/10.1080/00150193.2021.1916364.

V.G. Kostishyn, V.V. Medved, L.M. Letyuk, Magnetic microstructure and properties of Y3Fe5O12 epitaxial films witn the various contents of Pb ions, J. Magn. Magn. Mater., 215, 519 (2000).

A. Eschenfelder, Physics and Technique of Cylindrical Magnetic Domains: Translated from English (Mir, Moscow, 1983).

Y. Rao, D. Zhang, H. Zhang, L. Jin, Q. Yang, Z. Zhong, M. Li, C. Hong, B.o. Ma, Thickness dependence of magnetic properties in submicron yttrium iron garnet films, Journal of Physics D: Applied Physics, 51 (43), 435001 (2018); https://doi.org/10.1088/1361-6463/aade43.

Device for the growth of monocrystalline films of iron- yttrium garnet. A.с. № 1137785 (1983), authors: P.S. Kostyuk, N.I. Buben, L.M. Letyuk, O.D. Lototsky, P.A. Matskevich, S.I. Khomin.