We show that using maskless photolithography and the lift-off technique, patterned yttrium iron garnet thin films possessing ultra-low Gilbert damping can be accomplished. The films of 70 nm thickness were grown on (001)-oriented gadolinium gallium garnet by means of pulsed laser deposition, and they exhibit high crystalline quality, low surface roughness, and the effective magnetization of 127 emu/cm3. The Gilbert damping parameter is as low as 5×104. The obtained structures have well-defined sharp edges which along with good structural and magnetic film properties pave a path in the fabrication of high-quality magnonic circuits and oxide-based spintronic devices.

1.
H.
Yu
,
O.
d'Allivy Kelly
,
V.
Cros
,
R.
Bernard
,
P.
Bortolotti
,
A.
Anane
,
F.
Brandl
,
R.
Huber
,
I.
Stasinopoulos
, and
D.
Grundler
,
Sci. Rep.
4
,
6848
(
2015
).
2.
S.
Maendl
,
I.
Stasinopoulos
, and
D.
Grundler
,
Appl. Phys. Lett.
111
,
12403
(
2017
).
3.
A. V.
Sadovnikov
,
C. S.
Davies
,
V. V.
Kruglyak
,
D. V.
Romanenko
,
S. V.
Grishin
,
E. N.
Beginin
,
Y. P.
Sharaevskii
, and
S. A.
Nikitov
,
Phys. Rev. B
96
,
60401
(
2017
).
4.
A. A.
Nikitin
,
A. B.
Ustinov
,
A. A.
Semenov
,
A. V.
Chumak
,
A. A.
Serga
,
V. I.
Vasyuchka
,
E.
Lahderanta
,
B. A.
Kalinikos
, and
B.
Hillebrands
,
Appl. Phys. Lett.
106
,
102405
(
2015
).
5.
U. H.
Hansen
,
V. E.
Demidov
, and
S. O.
Demokritov
,
Appl. Phys. Lett.
94
,
252502
(
2009
).
6.
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
).
7.
Z.
Fang
,
A.
Mitra
,
A. L.
Westerman
,
M.
Ali
,
C.
Ciccarelli
,
O.
Cespedes
,
B. J.
Hickey
, and
A. J.
Ferguson
,
Appl. Phys. Lett.
110
,
92403
(
2017
).
8.
H.
Yu
,
S. D.
Brechet
,
P.
Che
,
F. A.
Vetro
,
M.
Collet
,
S.
Tu
,
Y. G.
Zhang
,
Y.
Zhang
,
T.
Stueckler
,
L.
Wang
,
H.
Cui
,
D.
Wang
,
C.
Zhao
,
P.
Bortolotti
,
A.
Anane
,
J. P.
Ansermet
, and
W.
Zhao
,
Phys. Rev. B
95
,
104432
(
2017
).
9.
C.
Tang
,
M.
Aldosary
,
Z.
Jiang
,
H.
Chang
,
B.
Madon
,
K.
Chan
,
M.
Wu
,
J. E.
Garay
, and
J.
Shi
,
Appl. Phys. Lett.
108
,
102403
(
2016
).
10.
J.
Fu
,
M.
Hua
,
X.
Wen
,
M.
Xue
,
S.
Ding
,
M.
Wang
,
P.
Yu
,
S.
Liu
,
J.
Han
,
C.
Wang
,
H.
Du
,
Y.
Yang
, and
J.
Yang
,
Appl. Phys. Lett.
110
,
202403
(
2017
).
11.
H.
Yu
,
O.
d'Allivy Kelly
,
V.
Cros
,
R.
Bernard
,
P.
Bortolotti
,
A.
Anane
,
F.
Brandl
,
F.
Heimbach
, and
D.
Grundler
,
Nat. Commun.
7
,
11255
(
2016
).
12.
A.
Krysztofik
,
H.
Głowiński
,
P.
Kuświk
,
S.
Ziętek
,
L. E.
Coy
,
J. N.
Rychły
,
S.
Jurga
,
T. W.
Stobiecki
, and
J.
Dubowik
,
J. Phys. D: Appl. Phys.
50
,
235004
(
2017
).
13.
S. A.
Manuilov
and
A. M.
Grishin
,
J. Appl. Phys.
108
,
13902
(
2010
).
14.
J. C.
Gallagher
,
A. S.
Yang
,
J. T.
Brangham
,
B. D.
Esser
,
S. P.
White
,
M. R.
Page
,
K. Y.
Meng
,
S.
Yu
,
R.
Adur
,
W.
Ruane
,
S. R.
Dunsiger
,
D. W.
McComb
,
F.
Yang
, and
P. C.
Hammel
,
Appl. Phys. Lett.
109
,
72401
(
2016
).
15.
O.
D'Allivy Kelly
,
A.
Anane
,
R.
Bernard
,
J.
Ben Youssef
,
C.
Hahn
,
A. H.
Molpeceres
,
C.
Carrétéro
,
E.
Jacquet
,
C.
Deranlot
,
P.
Bortolotti
,
R.
Lebourgeois
,
J. C.
Mage
,
G. D.
Loubens
,
O.
Klein
,
V.
Cros
, and
A.
Fert
,
Appl. Phys. Lett.
103
,
82408
(
2013
).
16.
N. S.
Sokolov
,
V. V.
Fedorov
,
A. M.
Korovin
,
S. M.
Suturin
,
D. A.
Baranov
,
S. V.
Gastev
,
B. B.
Krichevtsov
,
K. Y.
Maksimova
,
A. I.
Grunin
,
V. E.
Bursian
,
L. V.
Lutsev
, and
M.
Tabuchi
,
J. Appl. Phys.
119
,
23903
(
2016
).
17.
L. V.
Lutsev
,
A. M.
Korovin
,
V. E.
Bursian
,
S. V.
Gastev
,
V. V.
Fedorov
,
S. M.
Suturin
, and
N. S.
Sokolov
,
Appl. Phys. Lett.
108
,
182402
(
2016
).
18.
C. L.
Jermain
,
S. V.
Aradhya
,
N. D.
Reynolds
,
R. A.
Buhrman
,
J. T.
Brangham
,
M. R.
Page
,
P. C.
Hammel
,
F. Y.
Yang
, and
D. C.
Ralph
,
Phys. Rev. B
95
,
174411
(
2017
).
19.
N.
Zhu
,
H.
Chang
,
A.
Franson
,
T.
Liu
,
X.
Zhang
,
E.
Johnston-Halperin
,
M.
Wu
, and
H. X.
Tang
,
Appl. Phys. Lett.
110
,
252401
(
2017
).
20.
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
,
17
D128 (
2015
).
21.
Y.
Okamura
,
M.
Ishida
, and
S.
Yamamoto
,
Appl. Opt.
23
,
124
(
1984
).
22.
A.
Lara
,
J. R.
Moreno
,
K. Y.
Guslienko
, and
F. G.
Aliev
,
Sci. Rep.
1
,
5597
(
2017
).
23.
P.
Gruszecki
,
J.
Romero-Vivas
,
Y. S.
Dadoenkova
,
N. N.
Dadoenkova
,
I. L.
Lyubchanskii
, and
M.
Krawczyk
,
Appl. Phys. Lett.
105
,
242406
(
2014
).
24.
P.
Gruszecki
,
Y. S.
Dadoenkova
,
N. N.
Dadoenkova
,
I. L.
Lyubchanskii
,
J.
Romero-Vivas
,
K. Y.
Guslienko
, and
M.
Krawczyk
,
Phys. Rev. B
92
,
54427
(
2015
).
25.
N.
Kanazawa
,
T.
Goto
,
K.
Sekiguchi
,
A. B.
Granovsky
,
H.
Takagi
,
Y.
Nakamura
, and
M.
Inoue
,
AIP Adv.
6
,
95204
(
2016
).
26.
W.
Koczorowski
,
P.
Kuświk
,
M.
Przychodnia
,
K.
Wiesner
,
S.
El-Ahmar
,
M.
Szybowicz
,
M.
Nowicki
,
W.
Strupiński
, and
R.
Czajka
,
Mater. Sci. Semicond. Process.
67
,
92
(
2017
).
27.
C.
Hauser
,
T.
Richter
,
N.
Homonnay
,
C.
Eisenschmidt
,
M.
Qaid
,
H.
Deniz
,
D.
Hesse
,
M.
Sawicki
,
S. G.
Ebbinghaus
, and
G.
Schmidt
,
Sci. Rep.
6
,
20827
(
2016
).
28.
Y.
Sun
,
Y. Y.
Song
,
H.
Chang
,
M.
Kabatek
,
M.
Jantz
,
W.
Schneider
,
M.
Wu
,
H.
Schultheiss
, and
A.
Hoffmann
,
Appl. Phys. Lett.
101
,
152405
(
2012
).
29.
S. A.
Manuilov
,
R.
Fors
,
S. I.
Khartsev
, and
A. M.
Grishin
,
J. Appl. Phys.
105
,
33917
(
2009
).
30.
S. A.
Manuilov
,
S. I.
Khartsev
, and
A. M.
Grishin
,
J. Appl. Phys.
106
,
123917
(
2009
).
31.
C.
Dubs
,
O.
Surzhenko
,
R.
Linke
,
A.
Danilewsky
,
U.
Brückner
, and
J.
Dellith
,
J. Phys. D: Appl. Phys.
50
,
204005
(
2017
).
32.
A.
Mitra
,
O.
Cespedes
,
Q.
Ramasse
,
M.
Ali
,
S.
Marmion
,
M.
Ward
,
R. M. D.
Brydson
,
C. J.
Kinane
,
J. F. K.
Cooper
,
S.
Langridge
, and
B. J.
Hickey
,
Sci. Rep.
7
,
11774
(
2017
).
33.
S.
Ziȩtek
,
J.
Chȩciński
,
M.
Frankowski
,
W.
Skowroński
, and
T.
Stobiecki
,
J. Magn. Magn. Mater.
428
,
64
(
2017
).
34.
P.
Kuświk
,
H.
Głowiński
,
E.
Coy
,
J.
Dubowik
, and
F.
Stobiecki
,
J. Phys.: Condens. Matter
29
,
435803
(
2017
).
35.
H.
Głowiński
,
I.
Gościańska
,
A.
Krysztofik
,
J.
Barnaś
,
M.
Cecot
,
P.
Kuświk
, and
J.
Dubowik
, in
21st International Conference on Microwave, Radar Wireless Communications MIKON 2016
(
2016
).

Supplementary Material

You do not currently have access to this content.