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).

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
).
You do not currently have access to this content.