The effect of tantalum (Ta) underlayer is investigated in Ni81Fe19 thin films for magnetization dynamics. The damping parameters extracted from spin wave measurements increase systematically with increasing Ta thickness, whereas the damping parameters from ferromagnetic resonance measurements are found to be weakly dependent on the Ta thickness. The difference is attributed to propagating properties of spin wave and short spin diffusion length in Ta. The group velocity of spin waves is found to be constant for different Ta thicknesses, and nonreciprocity of spin waves is not affected by the Ta thickness. The experimental observations are supported by micromagnetic simulations.
References
1.
T. J.
Silva
, C. S.
Lee
, T. M.
Crawford
, and C. T.
Rogers
, J. Appl. Phys.
85
, 7849
(1999
).2.
J.
Jorzick
, S. O.
Demokritov
, B.
Hillebrands
, M.
Bailleul
, C.
Fermon
, K. Y.
Guslienko
, A. N.
Slavin
, D. V.
Berkov
, and N. L.
Gorn
, Phys. Rev. Lett.
88
, 047204
(2002
).3.
M.
Covington
, T. M.
Crawford
, and G. J.
Parker
, Phys. Rev. Lett.
89
, 237202
(2002
).4.
V.
Vlaminck
and M.
Bailleul
, Science
322
, 410
(2008
).5.
J. H.
Kwon
, S. S.
Mukherjee
, M.
Jamali
, M.
Hayashi
, and H.
Yang
, Appl. Phys. Lett.
99
, 132505
(2011
).6.
V. E.
Demidov
, M. P.
Kostylev
, K.
Rott
, P.
Krzysteczko
, G.
Reiss
, and S. O.
Demokritov
, Appl. Phys. Lett.
95
, 112509
(2009
).7.
T.
Satoh
, Y.
Terui
, R.
Moriya
, B. A.
Ivanov
, K.
Ando
, E.
Saitoh
, T.
Shimura
, and K.
Kuroda
, Nat. Photonics
6
, 662
(2012
).8.
J.
Zhao
, D. T.
Adroja
, D.-X.
Yao
, R.
Bewley
, S.
Li
, X. F.
Wang
, G.
Wu
, X. H.
Chen
, J.
Hu
, and P.
Dai
, Nat. Phys.
5
, 555
(2009
).9.
R. W.
Damon
and J. R.
Eshbach
, J. Phys. Chem. Solids
19
, 308
(1961
).10.
M. J.
Hurben
and C. E.
Patton
, J. Magn. Magn. Mater.
163
, 39
(1996
).11.
J. H.
Kwon
, S. S.
Mukherjee
, P.
Deorani
, M.
Hayashi
, and H.
Yang
, Appl. Phys. A
111
, 369
(2013
).12.
K.
Sekiguchi
, T. N.
Vader
, K.
Yamada
, S.
Fukami
, N.
Ishiwata
, S. M.
Seo
, S. W.
Lee
, K. J.
Lee
, and T.
Ono
, Appl. Phys. Lett.
100
, 132411
(2012
).13.
H. M.
Yu
, O. D.
Kelly
, V.
Cros
, R.
Bernard
, P.
Bortolotti
, A.
Anane
, F.
Brandl
, R.
Huber
, I.
Stasinopoulos
, and D.
Grundler
, Sci. Rep.
4
, 6848
(2014
).14.
M.
Jamali
, J. H.
Kwon
, S. M.
Seo
, K. J.
Lee
, and H.
Yang
, Sci. Rep.
3
, 3160
(2013
).15.
T.
Schneider
, A. A.
Serga
, T.
Neumann
, B.
Hillebrands
, and M. P.
Kostylev
, Phys. Rev. B
77
, 214411
(2008
).16.
H.
Nakayama
, K.
Ando
, K.
Harii
, T.
Yoshino
, R.
Takahashi
, Y.
Kajiwara
, K.
Uchida
, Y.
Fujikawa
, and E.
Saitoh
, Phys. Rev. B
85
, 144408
(2012
).17.
Z.
Liu
, F.
Giesen
, X.
Zhu
, R. D.
Sydora
, and M. R.
Freeman
, Phys. Rev. Lett.
98
, 087201
(2007
).18.
Y.
Kajiwara
, K.
Harii
, S.
Takahashi
, J.
Ohe
, K.
Uchida
, M.
Mizuguchi
, H.
Umezawa
, H.
Kawai
, K.
Ando
, K.
Takanashi
, S.
Maekawa
, and E.
Saitoh
, Nature
464
, 262
(2010
).19.
M. P.
Kostylev
, A. A.
Serga
, T.
Schneider
, B.
Leven
, and B.
Hillebrands
, Appl. Phys. Lett.
87
, 153501
(2005
).20.
M.
Madami
, S.
Bonetti
, G.
Consolo
, S.
Tacchi
, G.
Carlotti
, G.
Gubbiotti
, F. B.
Mancoff
, M. A.
Yar
, and J.
Akerman
, Nat. Nanotechnol.
6
, 635
(2011
).21.
L.
Liu
, C. F.
Pai
, Y.
Li
, H. W.
Tseng
, D. C.
Ralph
, and R. A.
Buhrman
, Science
336
, 555
(2012
).22.
I. M.
Miron
, K.
Garello
, G.
Gaudin
, P. J.
Zermatten
, M. V.
Costache
, S.
Auffret
, S.
Bandiera
, B.
Rodmacq
, A.
Schuhl
, and P.
Gambardella
, Nature
476
, 189
(2011
).23.
M.
Bode
, M.
Heide
, K.
von Bergmann
, P.
Ferriani
, S.
Heinze
, G.
Bihlmayer
, A.
Kubetzka
, O.
Pietzsch
, S.
Blugel
, and R.
Wiesendanger
, Nature
447
, 190
(2007
).24.
K.
Zakeri
, Y.
Zhang
, J.
Prokop
, T. H.
Chuang
, N.
Sakr
, W. X.
Tang
, and J.
Kirschner
, Phys. Rev. Lett.
104
, 137203
(2010
).25.
Y.
Tserkovnyak
, A.
Brataas
, and G. E.
Bauer
, Phys. Rev. Lett.
88
, 117601
(2002
).26.
E.
Saitoh
, M.
Ueda
, H.
Miyajima
, and G.
Tatara
, Appl. Phys. Lett.
88
, 182509
(2006
).27.
X.
Qiu
, K.
Narayanapillai
, Y.
Wu
, P.
Deorani
, D. H.
Yang
, W. S.
Noh
, J. H.
Park
, K. J.
Lee
, H. W.
Lee
, and H.
Yang
, Nat. Nanotechnol.
10
, 333
(2015
).28.
I. M.
Miron
, T.
Moore
, H.
Szambolics
, L. D.
Buda-Prejbeanu
, S.
Auffret
, B.
Rodmacq
, S.
Pizzini
, J.
Vogel
, M.
Bonfim
, A.
Schuhl
, and G.
Gaudin
, Nat. Mater.
10
, 419
(2011
).29.
S.
Heinze
, K.
von Bergmann
, M.
Menzel
, J.
Brede
, A.
Kubetzka
, R.
Wiesendanger
, G.
Bihlmayer
, and S.
Blügel
, Nat. Phys.
7
, 713
(2011
).30.
M.
Bailleul
, D.
Olligs
, and C.
Fermon
, Phys. Rev. Lett.
91
, 137204
(2003
).31.
P.
Deorani
, J. H.
Kwon
, and H.
Yang
, Curr. Appl. Phys.
14
, S129
(2014
).32.
K.
Sekiguchi
, K.
Yamada
, S. M.
Seo
, K. J.
Lee
, D.
Chiba
, K.
Kobayashi
, and T.
Ono
, Appl. Phys. Lett.
97
, 022508
(2010
).33.
K.
Sekiguchi
, K.
Yamada
, S. M.
Seo
, K. J.
Lee
, D.
Chiba
, K.
Kobayashi
, and T.
Ono
, Phys. Rev. Lett.
108
, 017203
(2012
).34.
J.
Walowski
, M. D.
Kaufmann
, B.
Lenk
, C.
Hamann
, J.
McCord
, and M.
Munzenberg
, J. Phys. D: Appl. Phys.
41
, 164016
(2008
).35.
S.
Noh
, D.
Monma
, K.
Miyake
, M.
Doi
, and M.
Sahashi
, J. Phys.: Conf. Ser.
266
, 012061
(2011
).36.
Y.
Tserkovnyak
, A.
Brataas
, and G. E. W.
Bauer
, Phys. Rev. B
66
, 224403
(2002
).37.
38.
C.
Hahn
, G.
de Loubens
, O.
Klein
, M.
Viret
, V. V.
Naletov
, and J.
Ben Youssef
, Phys. Rev. B
87
, 174417
(2013
).39.
G.
Allen
, S.
Manipatruni
, D. E.
Nikonov
, M.
Doczy
, and I. A.
Young
, Phys. Rev. B
91
, 144412
(2015
).40.
M.
Morota
, Y.
Niimi
, K.
Ohnishi
, D. H.
Wei
, T.
Tanaka
, H.
Kontani
, T.
Kimura
, and Y.
Otani
, Phys. Rev. B
83
, 174405
(2011
).41.
O.
Boulle
, V.
Cros
, J.
Grollier
, L. G.
Pereira
, C.
Deranlot
, F.
Petroff
, G.
Faini
, J.
Barnas
, and A.
Fert
, Nat. Phys.
3
, 492
(2007
).42.
Csaba
Józsa
, “Optical detection of the magnetization precession
,” Ph.D thesis (Eindhoven University of Technology
, 2006
), pp. 128
–130
.43.
M. C.
Hickey
and J. S.
Moodera
, Phys. Rev. Lett.
102
, 137601
(2009
).44.
J. F.
Cochran
, R. W.
Qiao
, and B.
Heinrich
, Phys. Rev. B
39
, 4399
(1989
).45.
R.
Arias
and D. L.
Mills
, Phys. Rev. B
60
, 7395
(1999
).46.
We used the OOMMF code developed by
M. J.
Donahue
and D. G.
Porter
(see http://math.nist.gov/oommf/).© 2015 AIP Publishing LLC.
2015
AIP Publishing LLC
You do not currently have access to this content.