Higher-order ferromagnetic resonances in periodic arrays of synthetic-antiferromagnet nanodisks

Abstract

We investigate spin dynamics in nanodisk arrays of synthetic-antiferromagnets (SAF) made of Py/NiCu/Py trilayers, where the NiCu spacer undergoes a Curie transition at about 200 K. The observed ferromagnetic resonance spectra have three distinct resonance modes at room temperature, which are fully recreated in our micromagnetic simulations, showing also how the intra-SAF asymmetry can be used to create and control the higher-order resonances in the structure. Below the Curie temperature of the spacer, the system effectively transitions into a single-layer nanodisk array with only two resonance modes. Our results show how multilayering of nanoarrays can add tunable GHz functionality relevant for such rapidly developing fields as magnetic metamaterials, magnonic crystals, arrays of spin-torque oscillators, and neuromorphic junctions.

Магнітні Нанокомпозити Для Новітніх Технічних Та Медичних Застосувань

“…Експериментально, а також з використанням мікромагнітного моделювання було досліджено спінову динаміку масивів тришарових нанодисків САФ з номінальним діаметром 150 нм і періодичністю 250 нм. Результати досліджень засвідчили, що поєднання дипольних взаємодій як усередині таких дисків, так і між ними зумовлює унікальні властивості системи, такі як додаткові спін-хвильові моди, параметрами яких можна керувати за допомогою зміни геометрії САФ та/або температури [29,30]. Ці дослідження є перспективними для розроблення новітніх наноструктурованих магнітних метаматеріалів і магнонних пристроїв з розширеною функціональністю.…”