Spin waves are considered as a promising candidate for next-generation logic devices with low power dissipation. Exchange spin waves are particularly attractive for high-speed data processing and scaling down the size of magnonic logic devices. Here, we achieve the excitation of short-wavelength propagating spin waves with wavelengths as short as 45 nm in a 20 nm-thick yttrium iron garnet film covered by 70 nm-wide Co25Fe75 nanowires with low magnetic damping and high saturation magnetization, and the ferromagnetic resonance of Co25Fe75 nanowires is excited by a 200 nm-wide nano-strip line. From our measurements, we extrapolate a group velocity for exchange spin waves of up to 1.9 km/s close to the zero magnetic field (0.5 mT).
References
1.
D. D.
Stancil
and A.
Prabhakar
, “Appendix C
,” Spin Waves: Theory and Applications (Springer
, 2009
).2.
V. V.
Kruglyak
, S. O.
Demokritov
, and D.
Grundler
, J. Phys. D
43
, 264001
(2010
).3.
V. E.
Demidov
, S.
Urazhdin
, G.
de Loubens
, O.
Klein
, V.
Cros
, A.
Anane
, and S. O.
Demokritov
, Phys. Rep.
673
, 1
–31
(2017
).4.
H.
Yu
, J.
Xiao
, and P.
Pirro
, J. Magn. Magn. Mater.
450
, 1
–2
(2018
).5.
D.
Sander
, S. O.
Valenzuela
, D.
Makarov
, C. H.
Marrows
, E. E.
Fullerton
, P.
Fischer
, J.
McCord
, P.
Vavassori
, S.
Mangin
, P.
Pirro
, B.
Hillebrands
, A. D.
Kent
, P.
Pirro
, T.
Jungwirth
, O.
Gutfleish
, C. G.
Kim
, and A.
Berger
, J. Phys. D
50
, 363001
(2017
).6.
C.
Chappert
, A.
Fert
, and F. N.
van Dau
, Nat. Mater.
6
, 813
(2007
).7.
A. V.
Chumak
, V. I.
Vasyuchka
, A. A.
Serga
, and B.
Hillebrands
, Nat. Phys.
11
, 453
–461
(2015
).8.
K.
Vogt
, F. Y.
Fradin
, J. E.
Pearson
, T.
Sebastian
, S. D.
Bader
, B.
Hillebrands
, A.
Hoffmann
, and H.
Schultheiss
, Nat. Commun.
5
, 3727
(2014
).9.
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
).10.
M. B.
Jungfleisch
, J.
Sklenar
, J.
Ding
, J.
Park
, J. E.
Pearson
, V.
Novosad
, P.
Schiffer
, and A.
Hoffmann
, Phys. Rev. Appl.
8
, 064026
(2017
).11.
B. A.
Kalinikos
and A. N.
Slavin
, J. Phys. C
19
, 7013
(1986
).12.
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
).13.
V. E.
Demidov
, M. P.
Kostylev
, K.
Rott
, J.
München- berger
, G.
Reiss
, and S. O.
Demokritov
, Appl. Phys. Lett.
99
, 082507
(2011
).14.
A.
Khitun
and K. L.
Wang
, Superlattices Microstruct.
38
, 184
–200
(2005
).15.
O.
Zografos
, S.
Dutta
, M.
Manfrini
, A.
Vaysset
, B.
Sorée
, A.
Naeemi
, P.
Raghavan
, R.
Lauwereins
, and I. P.
Radu
, AIP Adv.
7
, 056020
(2017
).16.
F.
Ciubotaru
, T.
Devolder
, M.
Manfrini
, C.
Adelmann
, and I. P.
Radu
, Appl. Phys. Lett.
109
, 012403
(2016
).17.
G.
Csaba
, Á.
Papp
, and W.
Porod
, Phys. Lett. A
381
, 1471
–1476
(2017
).18.
A.
Navabi
, C.
Chen
, A.
Barra
, M.
Yazdani
, G.
Yu
, M.
Montazeri
, M.
Aldosary
, J.
Li
, K.
Wong
, Q.
Hu
, J.
Shi
, G. P.
Carman
, A. E.
Sepulveda
, P. K.
Amiri
, and K. L.
Wang
, Phys. Rev. Appl.
7
, 034027
(2017
).19.
K.
An
, V. S.
Bhat
, M.
Mruczkiewicz
, C.
Dubs
, and D.
Grundler
, Phys. Rev. Appl.
11
, 034065
(2019
).20.
S. J.
Hämäläinen
, F.
Brandl
, K. J. A.
Franke
, D.
Grundler
, and S.
van Dijken
, Phys. Rev. Appl.
8
, 014020
(2017
).21.
R. A.
Gallardo
, T.
Schneider
, A. K.
Chaurasiya
, A.
Oelschlägel
, S. S. P. K.
Arekapudi
, A.
Roldán-Molina
, R.
Hübner
, K.
Lenz
, A.
Barman
, J.
Fassbender
, J.
Lindner
, O.
Hellwig
, and P.
Landeros
, Phys. Rev. Appl.
12
, 034012
(2019
).22.
Y.
Au
, E.
Ahmad
, O.
Dmytriiev
, M.
Dvornik
, T.
Davison
, and V. V.
Kruglyak
, Appl. Phys. Lett.
100
, 182404
(2012
).23.
P.
Che
, K.
Baumgaertl
, A.
Kúkolová
, C.
Dubs
, and D.
Grundler
, Nat. Commun.
11
, 1445
(2020
).24.
A.
Barman
, G.
Gubbiotti
, S.
Ladak
et al., J. Phys.: Condens. Matter
33
, 413001
(2021
).25.
J.
Förster
, J.
Gräfe
, J.
Bailey
, S.
Finizio
, N.
Träger
, F.
Groß
, S.
Mayr
, H.
Stoll
, C.
Dubs
, O.
Surzhenko
, N.
Liebing
, G.
Woltersdorf
, J.
Raabe
, M.
Weigand
, G.
Schütz
, and S.
Wintz
, Phys. Rev. B
100
, 214416
(2019
).26.
H.
Yu
, G.
Duerr
, R.
Huber
, M.
Bahr
, T.
Schwarze
, F.
Brandl
, and D.
Grundler
, Nat. Commun.
4
, 2702
(2013
).27.
J.
Chen
, T.
Yu
, C.
Liu
, T.
Liu
, M.
Madami
, K.
Shen
, J.
Zhang
, S.
Tu
, M. S.
Alam
, K.
Xia
, M.
Wu
, G.
Gubbiotti
, Y. M.
Blanter
, G. E. W.
Bauer
, and H.
Yu
, Phys. Rev. B
100
, 104427
(2019
).28.
K.
Baumgaertl
, J.
Gräfe
, P.
Che
, A.
Mucchietto
, J.
Förster
, N.
Träger
, M.
Bechtel
, M.
Weigand
, G.
Schütz
, and D.
Grundler
, Nano Lett.
20
, 7281
–7286
(2020
).29.
C.
Liu
, J.
Chen
, T.
Liu
, F.
Heimbach
, H.
Yu
, Y.
Xiao
, J.
Hu
, M.
Liu
, H.
Chang
, T.
Stueckler
, S.
Tu
, Y.
Zhang
, Y.
Zhang
, P.
Gao
, Z.
Liao
, D.
Yu
, K.
Xia
, N.
Lei
, W.
Zhao
, and M.
Wu
, Nat. Commun.
9
, 738
(2018
).30.
H.
Wang
, J.
Chen
, T.
Yu
, C.
Liu
, C.
Guo
, S.
Liu
, K.
Shen
, H.
Jia
, T.
Liu
, J.
Zhang
, M. A.
Cabero
, Q.
Song
, T.
Sa
, M.
Wu
, X.
Han
, K.
Xia
, D.
Yu
, G.
Bauer
, and H.
Yu
, Nano Res.
14
, 2133
–2138
(2021
).31.
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
).32.
A.
Houshang
, R.
Khymyn
, H.
Fulara
, A.
Gangwar
, M.
Haidar
, S. R.
Etesami
, R.
Ferreira
, P. P.
Freitas
, M.
Dvornik
, R. K.
Dumas
, and J.
Åkerman
, Nat. Commun.
9
, 4374
(2018
).33.
S.
Klingler
, V.
Amin
, S.
Geprags
, K.
Ganzhorn
, H.
Maier-Flaig
, M.
Althammer
, H.
Huebl
, R.
Gross
, R. D.
McMichael
, M. D.
Stiles
, S. T. B.
Goennenwein
, and M.
Weiler
, Phys. Rev. Lett.
120
, 127201
(2018
).34.
V.
Sluka
, T.
Schneider
, R. A.
Gallardo
, A.
Kákay
, M.
Weigand
, T.
Warnatz
, R.
Mattheis
, A.
Roldán-molina
, P.
Landeros
, V.
Tiberkevich
, A.
Slavin
, G.
Schütz
, A.
Erbe
, A.
Deac
, J.
Lindner
, J.
Raabe
, J.
Fassbender
, and S.
Wintz
, Nat. Nanotechnol.
14
, 328
(2019
).35.
J.
Chen
, J.
Hu
, and H.
Yu
, ACS Nano
15
, 4372
–4379
(2021
).36.
G.
Dieterle
, J.
Förster
, H.
Stoll
, A. S.
Semisalova
, S.
Finizio
, A.
Gangwar
, H. Y.
Musiienko-Shmarova
, V.
Tiberkevich
, A. N.
Slavin
, C. H.
Back
, J.
Raabe
, G.
Schütz
, and S.
Wintz
, Phys. Rev. Lett.
122
, 117202
(2019
).37.
J.
Chen
, C.
Liu
, T.
Liu
, Y.
Xiao
, K.
Xia
, G. E. W.
Bauer
, M.
Wu
, and H.
Yu
, Phys. Rev. Lett.
120
, 217202
(2018
).38.
Y.
Li
, W.
Cao
, V. P.
Amin
, Z.
Zhang
, J.
Gibbons
, J.
Sklenar
, J.
Pearson
, P. M.
Haney
, M. D.
Stiles
, W. E.
Bailey
, V.
Novosad
, A.
Hoffmann
, and W.
Zhang
, Phys. Rev. Lett.
124
, 117202
(2020
).39.
L.
Liensberger
, A.
Kamra
, H.
Maier-Flaig
, S.
Geprags
, A.
Erb
, S. T. B.
Goennenwein
, R.
Gross
, W.
Belzig
, H.
Huebl
, and M.
Weiler
, Phys. Rev. Lett.
123
, 117204
(2019
).40.
H.
Qin
, S.
Hämäläinen
, and S.
van Dijken
, Sci. Rep.
8
, 5755
(2018
).41.
A. J.
Lee
, J. T.
Brangham
, Y.
Cheng
, S. P.
White
, W. T.
Ruane
, B. D.
Esser
, D. W.
McComb
, P. C.
Hammel
, and F.
Yang
, Nat. Commun.
8
, 234
(2017
).42.
M. A. W.
Schoen
, D.
Thonig
, M. L.
Schneider
, T. J.
Silva
, H. T.
Nembach
, O.
Eriksson
, O.
Karis
, and J. M.
Shaw
, Nat. Phys.
12
, 839
–842
(2016
).43.
L.
Flacke
, L.
Liensberger
, M.
Althammer
, H.
Huebl
, S.
Geprägs
, K.
Schultheiss
, A.
Buzdakov
, T.
Hula
, H.
Schultheiss
, E. R. J.
Edwards
, H. T.
Nembach
, J. M.
Shaw
, R.
Gross
, and M.
Weiler
, Appl. Phys. Lett.
115
, 122402
(2019
).44.
T.
Yu
, Y. M.
Blanter
, and G. E. W.
Bauer
, Phys. Rev. Lett.
123
, 247202
(2019
).45.
T.
Yu
, C.
Liu
, H.
Yu
, Y. M.
Blanter
, and G. E. W.
Bauer
, Phys. Rev. B
99
, 134424
(2019
).46.
A.
Haldar
, D.
Kumar
, and A. O.
Adeyeye
, Nat. Nanotechnol.
11
, 437
(2016
).47.
J. M.
Beaujour
, D.
Ravelosona
, I.
Tudosa
, E. E.
Fullerton
, and A. D.
Kent
, Phys. Rev. B
80
, 180415(R)
(2009
).48.
B.
Kuanr
, R. E.
Camley
, and Z.
Celinski
, Appl. Phys. Lett.
87
, 012502
(2005
).49.
I.
Stasinopoulos
, S.
Weichselbaumer
, A.
Bauer
, J.
Waizner
, H.
Berger
, S.
Maendl
, M.
Garst
, C.
Pfleiderer
, and D.
Grundler
, Appl. Phys. Lett.
111
, 032408
(2017
).50.
H.
Yu
, R.
Huber
, T.
Schwarze
, F.
Brandl
, T.
Rapp
, P.
Berberich
, G.
Duerr
, and D.
Grundler
, Appl. Phys. Lett.
100
, 262412
(2012
).51.
E. V.
Tartakovskaya
, J. Magn. Magn. Mater.
322
, 3495
(2010
).52.
J.
Ding
, M.
Kostylev
, and A. O.
Adeyeye
, Phys. Rev. B
84
, 054425
(2011
).53.
R. W.
Damon
and J. R.
Eshbach
, J. Phys. Chem. Solids
19
, 308
(1961
).54.
T.
Yu
, H.
Wang
, M. A.
Sentef
, H.
Yu
, and G. E. W.
Bauer
, Phys. Rev. B
102
, 054429
(2020
).© 2021 Author(s). Published under an exclusive license by AIP Publishing.
2021
Author(s)
You do not currently have access to this content.