Untersuchung der Modenkopplung in magnetischen Ringen anhand ...

Das Auftreten der Modenkopplung in kleinen magnetischen Ringen
kein Beweis für die Existenz der Modenkopplung ist. Dieser wird dort anhand zeitaufgelös-
ter BLS-Mikroskopie durchgeführt. Die Messung der indirekten Anregung der Äquatormode
erlaubt jedoch Aussagen über die Modenkopplungsstärke. Sie ist daher für die folgenden Ka-
pitel von besonderer Wichtigkeit.
Um die indirekte Anregung der Äquatoreigenmode sichtbar zu machen, werden ausschließ-
lich Spinwellen der Polmode durch das Oersted-Feld eines Mikrowellenstroms selektiv ange-
regt. BLS-Mikroskopie-Messungen offenbaren dabei auch große Spinwellenintensitäten der
am Äquator lokalisierten Eigenmode, deren Frequenz doppelt so groß ist wie die Anregungs-
frequenz des Mikrowellenstroms. Da das Signal bei Ausschalten des Mikrowellenstroms ver-
schwindet, muss die Intensität der Äquatormode aber trotz der Frequenzunterschiede in ir-
gendeiner Weise durch die Mikrowellenamplitude bedingt sein. Dies wird weiter dadurch be-
kräftigt, dass die Intensität der hier gemessenen Spinwellen die von thermisch angeregten
Spinwellen um Größenordnungen überragt.
Das Spinwellensignal am Äquator mit der doppelten Anregungsfrequenz tritt jedoch nur auf,
wenn die Eigenfrequenz der Spinwellen am Äquator doppelt so groß ist wie die Spinwellenfre-
quenz der am Pol lokalisierten Eigenmode. In diesem Kapitel wird gezeigt, wie für einen Ring
experimentell das passende Frequenzverhältnis erreicht werden kann. Es werden frequenz-
und ortsaufgelöste Messungen eingeführt, durch welche die Modenkopplung nachgewiesen
wird und es werden mögliche Kopplungsmechanismen diskutiert. Das Vorgehen wird exem-
plarisch an einem Ring mit einem Durchmesser von 3 µm und einer Ringbreite von 400 nm
aufgezeigt. Aus Kap. 4.1 ist klar, dass Modenkopplung nur in einem Ring mit einer Magnetisie-
rungskonfiguration im Onion-Zustand erreicht werden kann, weil nur in solchen eine Polmode
mit kleiner Frequenz existiert. Die Untersuchungen in den folgenden Kapiteln werden sich
somit ausschließlich auf Ringe mit einer Magnetisierung im Onion-Zustand befassen.
4.2.1 Einstellen der Kopplungsbedingung über das äußere magnetische
Feld
Die Anregung von Spinwellen in einem magnetischen Material durch einen Mikrowellenstrom
gleicht dem klassischen Beispiel einer erzwungenen Schwingung. Analog zur erzwungenen
Schwingung werden bei jeder Anregungsfrequenz Spinwellen erzeugt. Die Intensität der Spin-
wellen wird jedoch außerhalb der Resonanz klein und kaum sichtbar sein. Im Resonanzfall
dagegen gleicht die eingestrahlte Mikrowellenfrequenz der Eigenfrequenz des betrachteten
Systems, was in einer hohen Spinwellenintensität resultiert. Die resonante Anregung der Ma-
gnetisierung wird auch Ferromagnetische Resonanz (FMR) genannt. Dies ist der Fall, in dem
43