Spinwellenanregung in magnetischen Nanohybridstrukturen (31,8 ...

Anregung von Spinwellen durch die Hybridstruktur
ein Schema der Struktur zusammen mit den Abmessungen, die später in den mikromagnetischen
Simulationen verwendet wurden. Die nichtmagnetischen Cu-Elemente befinden
sich wie in der Grafik dargestellt ober- bzw. unterhalb des Ni 81 Fe 19 -Streifens in direktem
Kontakt zum magnetischen Material. Die Breite und der Abstand der Cu-Elemente in x-
Richtung sind hierbei stets identisch, wobei die Elemente der unteren Lage bündig mit
denen der oberen abschließen. Das für die Simulationen ausgewählte Probenvolumen von
4 µm × 300 nm × 30 nm wird in 400 × 30 × 3 Zellen unterteilt, womit jede Zelle einen Würfel
der Kantenlänge 10 nm darstellt. Wichtig bei der Wahl der Zellgröße ist hierbei die gegenseitige
Abwägung von gewünschter Ortsauflösung, vertretbarer Simulationsdauer und der
Tatsache, dass die Austauschlänge von Ni 81 Fe 19 wie in [48] berechnet unter 10 nm beträgt.
Die Zellgröße sollte diesen Wert nicht überschreiten, um eine möglichst wirklichkeitsgetreue
Simulation zu gewährleisten und auszuschließen, dass Lösungen der zu berechnenden Differentialgleichungen
gegebenenfalls nicht konvergieren. Jeder einzelnen Zelle kann im Folgenden
unabhängig voneinander ein Satz von Materialparametern zugeordnet und damit die zu
simulierende Struktur erst vollständig beschrieben werden. So bestehen beispielsweise die
b)
Cu
50 nm
a)
10 nm
Py
4 µm
c)
50 nm
Cu
10 nm
z
x
50 nm
300 nm
y
Abbildung 4.1: (a,b) Schematische Darstellung von Design und Abmessungen des simulierten
Probenvolumens. (c) Das den Berechnungen von LLG zu Grunde liegende Simulations-
Gitter besteht aus 3 Lagen von jeweils 10 nm Dicke, die ihrerseits aus 400 Zellen in x-
Richtung und 30 Zellen in y-Richtung bestehen. Jede der Zellen bildet somit einen Würfel
mit einer Kantenlänge von 10 nm. (Die dargestellte Struktur ist nicht maßstabsgetreu.)
Zellen der mittleren Lage durchgehend aus Ni 81 Fe 19 mit den aus der Materialbibliothek von
LLG stammenden Parametern (Austauschkonstante A=1,05 µerg/cm 3 , Sättigungsmagnetisierung
M s =800 emu/cm 3 , spezifischer elektrischer Widerstand ρ=15 µΩ·cm). In der oberen
und unteren Lage hingegen werden nur die Zellen im Bereich der Cu-Elemente mit den zugehörigen
Werten für Cu (ρ=1,55 µΩ·cm, aus [92]) verknüpft, während die übrigen Zellen in
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