The damping of spin waves parametrically excited in the magnetic insulator Yttrium Iron Garnet (YIG) is controlled by a dc current passed through an adjacent normal-metal film. The experiment is performed on a macroscopically sized YIG(100 nm)/Pt(10 nm) bilayer of 4 × 2 mm2 lateral dimensions. The spin-wave relaxation frequency is determined via the threshold of the parametric instability measured by Brillouin light scattering spectroscopy. The application of a dc current to the Pt film leads to the formation of a spin-polarized electron current normal to the film plane due to the spin Hall effect. This spin current exerts a spin transfer torque in the YIG film and, thus, changes the spin-wave damping. Depending on the polarity of the applied dc current with respect to the magnetization direction, the damping can be increased or decreased. The magnitude of its variation is proportional to the applied current. A variation in the relaxation frequency of ±7.5% is achieved for an applied dc current density of 5 × 1010 A/m2.

1.
J. C.
Slonczewski
,
J. Magn. Magn. Mater.
159
,
L1
L7
(
1996
).
2.
3.
A.
Slavin
and
V.
Tiberkevich
,
IEEE Trans. Magn.
45
,
1875
1918
(
2009
).
4.
I. N.
Krivorotov
,
N. C.
Emley
,
J. C.
Sankey
,
S. I.
Kiselev
,
D. C.
Ralph
, and
R. A.
Buhrman
,
Science
307
,
228
231
(
2005
).
5.
K.
Ando
,
S.
Takahashi
,
K.
Harii
,
K.
Sasage
,
J.
Ieda
,
S.
Maekawa
, and
E.
Saitoh
,
Phys. Rev. Lett.
101
,
036601
(
2008
).
6.
V. E.
Demidov
,
S.
Urazhdin
,
E. R. J.
Edwards
, and
S. O.
Demokritov
,
Appl. Phys. Lett.
99
,
172501
(
2011
).
7.
A.
Hamadeh
,
O.
d'Allivy Kelly
,
C.
Hahn
,
H.
Meley
,
R.
Bernard
,
A. H.
Molpeceres
,
V. V.
Naletov
,
M.
Viret
,
A.
Anane
,
V.
Cros
,
S. O.
Demokritov
,
J. L.
Prieto
,
M.
Muñoz
,
G.
de Loubens
, and
O.
Klein
,
Phys. Rev. Lett.
113
,
197203
(
2014
).
8.
M.
Tsoi
,
A. G. M.
Jansen
,
J.
Bass
,
W. C.
Chiang
,
M.
Seck
,
V.
Tsoi
, and
P.
Wyder
,
Phys. Rev. Lett.
80
,
4281
4284
(
1998
).
9.
V. E.
Demidov
,
S.
Urazhdin
, and
S. O.
Demokritov
,
Nat. Mater.
9
,
984
988
(
2010
).
10.
M.
Madami
,
S.
Bonetti
,
G.
Consolo
,
S.
Tacchi
,
G.
Carlotti
,
G.
Gubbiotti
,
F. B.
Mancoff
,
M. A.
Yar
, and
J.
Åkerman
,
Nat. Nanotechnol.
6
,
635
638
(
2011
).
11.
V. E.
Demidov
,
S.
Urazhdin
,
H.
Ulrichs
,
V.
Tiberkevich
,
A.
Slavin
,
D.
Baither
,
G.
Schmitz
, and
S. O.
Demokritov
,
Nat. Mater.
11
,
1028
1031
(
2012
).
12.
M.
Collet
,
X.
De Milly
,
O.
D'Allivy-Kelly
,
V. V.
Naletov
,
R.
Bernard
,
P.
Bortolotti
,
V. E.
Demidov
,
S. O.
Demokritov
,
J. L.
Prieto
,
M.
Muñoz
,
A.
Anane
,
V.
Cros
,
G.
De Loubens
, and
O.
Klein
, e-print arXiv:1504.01512.
13.
M. I.
Dyakonov
and
V. I.
Perel
,
Phys. Lett. A
35
,
459
(
1971
).
14.
J. E.
Hirsch
,
Phys. Rev. Lett.
83
,
1834
1837
(
1999
).
15.
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
266
(
2010
).
16.
J.
Xiao
and
G. E. W.
Bauer
,
Phys. Rev. Lett.
108
,
217204
(
2012
).
17.
V. V.
Kruglyak
,
S. O.
Demokritov
, and
D.
Grundler
,
J. Phys. D
43
,
264001
(
2010
).
18.
A. A.
Serga
,
A. V.
Chumak
, and
B.
Hillebrands
,
J. Phys. D
43
,
264002
(
2010
).
19.
A. V.
Chumak
,
V. I.
Vasyuchka
,
A. A.
Serga
, and
B.
Hillebrands
,
Nat. Phys.
11
,
453
(
2015
).
20.
O.
d'Allivy Kelly
,
A.
Anane
,
R.
Bernard
,
J.
Ben Youssef
,
C.
Hahn
,
A. H.
Molpeceres
,
C.
Carrétéro
,
E.
Jacquet
,
P.
Bortolotti
,
R.
Lebourgeois
,
J.-C.
Mage
,
G.
de Loubens
,
O.
Klein
,
V.
Cros
, and
A.
Fert
,
Appl. Phys. Lett.
103
,
082408
(
2013
).
21.
P.
Pirro
,
T.
Brächer
,
A. V.
Chumak
,
B.
Lägel
,
C.
Dubs
,
O.
Surzhenko
,
P.
Görnert
,
B.
Leven
, and
B.
Hillebrands
,
Appl. Phys. Lett.
104
,
012402
(
2014
).
22.
M. C.
Onbasli
,
A.
Kehlberger
,
D. H.
Kim
,
G.
Jakob
,
M.
Kläui
,
A. V.
Chumak
,
B.
Hillebrands
, and
C. A.
Ross
,
APL Mater.
2
,
106102
(
2014
).
23.
H.
Chang
,
P.
Li
,
W.
Zhang
,
T.
Liu
,
A.
Hoffmann
,
L.
Deng
, and
M.
Wu
,
IEEE Magn. Lett.
5
,
6700104
(
2014
).
24.
M. B.
Jungfleisch
,
W.
Zhang
,
W.
Jiang
,
H.
Chang
,
J.
Sklenar
,
S. M.
Wu
,
J. E.
Pearson
,
A.
Bhattacharya
,
J. B.
Ketterson
,
M.
Wu
, and
A.
Hoffmann
,
J. Appl. Phys.
117
,
17D128
(
2015
).
25.
Z.
Duan
,
A.
Smith
,
L.
Yang
,
B.
Youngblood
,
J.
Lindner
,
V. E.
Demidov
,
S. O.
Demokritov
, and
I. N.
Krivorotov
,
Nat. Commun.
5
,
5616
(
2014
).
26.
L. J.
Cornelissen
,
J.
Liu
,
R. A.
Duine
,
J.
Ben Youssef
, and
B. J.
Van Wees
,
Nat. Phys.
11
,
1022
1026
(
2015
).
27.
C. W.
Sandweg
,
Y.
Kajiwara
,
A. V.
Chumak
,
A. A.
Serga
,
V. I.
Vasyuchka
,
M. B.
Jungfleisch
,
E.
Saitoh
, and
B.
Hillebrands
,
Phys. Rev. Lett.
106
,
216601
(
2011
).
28.
E. R. J.
Edwards
,
H.
Ulrichs
,
V. E.
Demidov
,
S. O.
Demokritov
, and
S.
Urazhdin
,
Phys. Rev. B
86
,
134420
(
2012
).
29.
H.
Kronmüller
and
S.
Parkin
,
Handbook of Magnetism and Advanced Magnetic Materials
(
Wiley
,
2007
), Vol.
3
.
30.
A. G.
Gurevich
and
G. A.
Melkov
,
Magnetization Oscillations and Waves
(
CRC Press
,
1996
).
31.
C. W.
Sandweg
,
M. B.
Jungfleisch
,
V. I.
Vasyucka
,
A. A.
Serga
,
P.
Clausen
,
H.
Schultheiss
,
B.
Hillebrands
,
A.
Kreisel
, and
P.
Kopietz
,
Rev. Sci. Instrum.
81
,
073902
(
2010
).
32.
V. S.
L'Vov
,
Wave Turbulence Under Parametric Excitation: Applications to Magnets
(
Springer
,
Berlin, Heidelberg
,
1994
).
33.
S. Y.
An
,
P.
Krivosik
,
M. A.
Kraemer
,
H. M.
Olson
,
A. V.
Nazarov
, and
C. E.
Patton
,
J. Appl. Phys.
96
,
1572
(
2004
).
34.
M.
Kostylev
,
J. G.
Hu
, and
R. L.
Stamps
,
Appl. Phys. Lett.
90
,
012507
(
2007
).
35.
S. O.
Demokritov
,
V. E.
Demidov
,
O.
Dzyapko
,
G. A.
Melkov
,
A. A.
Serga
,
B.
Hillebrands
, and
A. N.
Slavin
,
Nature (London)
443
,
430
(
2006
).
36.
E. E.
Anderson
,
Phys. Rev.
134
,
A1581
(
1964
).
37.
M.
Schreier
,
G. E. W.
Bauer
,
V.
Vasyuchka
,
J.
Flipse
,
K.
Uchida
,
J.
Lotze
,
V.
Lauer
,
A.
Chumak
,
A.
Serga
,
S.
Daimon
,
T.
Kikkawa
,
E.
Saitoh
,
B. J.
van Wees
,
B.
Hillebrands
,
R.
Gross
, and
S. T. B.
Goennenwein
,
J. Phys. D: Appl. Phys.
48
,
025001
(
2015
).
38.
W.
Zhang
,
W.
Han
,
X.
Jiang
,
S.
Yang
, and
S. S. P.
Parkin
,
Nat. Phys.
11
,
496
502
(
2015
).
39.
J. C.
Rojas-Sánchez
,
N.
Reyren
,
P.
Laczkowski
,
W.
Savero
,
J. P.
Attané
,
C.
Deranlot
,
M.
Jamet
,
J. M.
George
,
L.
Vila
, and
H.
Jaffrès
,
Phys. Rev. Lett.
112
,
106602
(
2014
).
40.
K.
Uchida
,
H.
Adachi
,
T.
Ota
,
H.
Nakayama
,
S.
Maekawa
, and
E.
Saitoh
,
Appl. Phys. Lett.
97
,
172505
(
2010
).
41.
M. B.
Jungfleisch
,
T.
An
,
K.
Ando
,
Y.
Kajiwara
,
K.
Uchida
,
V. I.
Vasyuchka
,
A. V.
Chumak
,
A. A.
Serga
,
E.
Saitoh
, and
B.
Hillebrands
,
Appl. Phys. Lett.
102
,
062417
(
2013
).
42.
M.
Agrawal
,
A. A.
Serga
,
V.
Lauer
,
E. Th.
Papaioannou
,
B.
Hillebrands
, and
V. I.
Vasyuchka
,
Appl. Phys. Lett.
105
,
092404
(
2014
).
You do not currently have access to this content.