Untersuchung der Modenkopplung in magnetischen Ringen anhand ...

Das Auftreten der Modenkopplung in kleinen magnetischen Ringen
Abbildung 4.3 Messungen der Resonanzfrequenz am Pol (links, blau) und am Äquator
(rechts, rot). Bei Messungen der Resonanzfrequenz wird die Magnetisierung durch den externen
Mikrowellenstrom mit einer Frequenz νRF zum Schwingen angeregt und mittels BLS-
Mikroskopie die Intensität der bei der jeweiligen Frequenz angeregten Spinwellen gemessen.
Dargestellt sind zwei Messungen an unterschiedlichen Positionen des Ringes. Bei der Messung
der Resonanz am Pol (links) tritt maximale Intensität bei einer Frequenz von 3,0 GHz auf.
Dagegen hat die Resonanzfrequenz am Äquator (rechts) einen größeren Wert von 5,4 GHz.
Gemessen wurde an einem Permalloy-Ring mit 3 µm Durchmesser und einer Ringbreite von
400 nm bei einem externen Feld von Hext = 225 Oe. Die Einschübe zeigen jeweils den Ring
mit seiner Magnetisierungskonfiguration des Onion-Zustands. Wo der Laserspot des BLS-
Mikroskops auf dem Ring fokussiert wurde, ist mit einem Kreis auf dem jeweiligen Ring gekennzeichnet.
bedingungen und somit ein breites Spektrum möglicher Eigenfrequenzen der Spinwellen in
den Polregionen.
An verschiedenen Positionen auf dem Ring werden also auch unterschiedliche Resonanz-
frequenzen gemessen. Das deutet darauf hin, dass die beiden Eigenmoden, also die durch
die Ringbegrenzung verursachte Eigenmode sowie die im Potenzialtopf des internen Feldes
existierende Eigenmode, verschiedene räumliche Amplitudenverteilungen besitzen. Es wurde
oben von einer Poleigenmode und einer Äquatoreigenmode gesprochen, weil an beiden Posi-
tionen unterschiedliche Resonanzfrequenzen gefunden wurden. Abb. 4.5 zeigt das Ergebnis
von Messungen, die eine Lokalisation von Pol- und Äquatoreigenmode belegen. In einem Ring
mit einem Durchmesser von 3 µm und 400 nm Ringbreite werden bei festem externem Ma-
gnetfeld von einem Mikrowellenstrom mit konstanter Frequenz νRF Spinwellen angeregt. Die
azimuthale Verteilung der Spinwellenintensität wird dann gemessen, indem an jedem Punkt
entlang des Ringumfangs ein BLS-Spektrum aufgenommen und die Intensität der Spinwel-
len mit einer Frequenz ν = νRF gemessen wird. Die blaue Kurve in Abb. 4.5 wurde bei ei-
nem externen Magnetfeld von 150 Oe und einer konstanten Anregungsfrequenz von 2,4 GHz
aufgenommen. Diese Mikrowellenfrequenz entspricht genau der in Abb. 4.6 ermittelten Reso-
nanzfrequenz am Pol. Das Ergebnis in Abb. 4.5 zeigt, dass dann auch nur Spinwellen angeregt
werden, welche am Pol lokalisiert sind. Der Name „Poleigenmode“ ist damit berechtigt. Ent-
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