Many technologically useful magnetic oxides are ferrimagnetic insulators, which consist of chemically distinct cations. Here, we examine the spin dynamics of different magnetic cations in ferrimagnetic NiZnAl-ferrite (Ni0.65Zn0.35Al0.8Fe1.2O4) under continuous microwave excitation. Specifically, we employ time-resolved x-ray ferromagnetic resonance to separately probe Fe2+/3+ and Ni2+ cations on different sublattice sites. Our results show that the precessing cation moments retain a rigid, collinear configuration to within 2°. Moreover, the effective spin relaxation is identical to within <10% for all magnetic cations in the ferrite. Thus, we validate the oft-assumed “ferromagnetic-like” dynamics in the resonantly driven ferrimagnetic oxide: the magnetic moments from different cations precess as a coherent, collective magnetization, despite the high contents of nonmagnetic Zn2+ and Al3+ diluting the exchange interactions.

1.
A.
Brataas
,
B.
van Wees
,
O.
Klein
,
G.
de Loubens
, and
M.
Viret
,
Phys. Rep.
885
,
1
(
2020
).
2.
A. V.
Chumak
,
V. I.
Vasyuchka
,
A. A.
Serga
, and
B.
Hillebrands
,
Nat. Phys.
11
,
453
(
2015
).
3.
T.
Jungwirth
,
X.
Marti
,
P.
Wadley
, and
J.
Wunderlich
,
Nat. Nanotechnol.
11
,
231
(
2016
).
4.
O.
Gomonay
,
T.
Jungwirth
, and
J.
Sinova
,
Phys. Status Solidi A Rapid Res. Lett.
11
,
1700022
(
2017
).
5.
V.
Baltz
,
A.
Manchon
,
M.
Tsoi
,
T.
Moriyama
,
T.
Ono
, and
Y.
Tserkovnyak
,
Rev. Mod. Phys.
90
,
015005
(
2018
).
6.
S.
Emori
and
P.
Li
, “
Ferrimagnetic insulators for spintronics: Beyond garnets
,”
J. Appl. Phys.
129
,
020901
(
2021
).
7.
S. K.
Kim
,
G. S.
Beach
,
K. J.
Lee
,
T.
Ono
,
T.
Rasing
, and
H.
Yang
,
Nat. Mater.
21
,
24
(
2021
).
8.
I.
Gray
,
T.
Moriyama
,
N.
Sivadas
,
G. M.
Stiehl
,
J. T.
Heron
,
R.
Need
,
B. J.
Kirby
,
D. H.
Low
,
K. C.
Nowack
,
D. G.
Schlom
,
D. C.
Ralph
,
T.
Ono
, and
G. D.
Fuchs
,
Phys. Rev. X
9
,
041016
(
2019
).
9.
H.
Meer
,
F.
Schreiber
,
C.
Schmitt
,
R.
Ramos
,
E.
Saitoh
,
O.
Gomonay
,
J.
Sinova
,
L.
Baldrati
, and
M.
Kläui
,
Nano Lett.
21
,
114
(
2021
).
10.
E.
Cogulu
,
N. N.
Statuto
,
Y.
Cheng
,
F.
Yang
,
R. V.
Chopdekar
,
H.
Ohldag
, and
A. D.
Kent
,
Phys. Rev. B
103
,
L100405
(
2021
).
11.
V. G.
Harris
,
IEEE Trans. Magn.
48
,
1075
(
2012
).
12.
G. F.
Dionne
,
IEEE Trans. Magn.
47
,
272
(
2011
).
13.
J.
Lumetzberger
,
M.
Buchner
,
S.
Pile
,
V.
Ney
,
W.
Gaderbauer
,
N.
Daffé
,
M. V.
Moro
,
D.
Primetzhofer
,
K.
Lenz
, and
A.
Ney
,
Phys. Rev. B.
102
,
54402
(
2020
).
14.
Y.
Zhou
,
C.
Guo
,
C.
Wan
,
X.
Chen
,
X.
Zhou
,
R.
Zhang
,
Y.
Gu
,
R.
Chen
,
H.
Wu
,
X.
Han
,
F.
Pan
, and
C.
Song
,
Phys. Rev. Appl.
13
,
064051
(
2020
).
15.
G.
Boero
,
S.
Rusponi
,
P.
Bencok
,
R. S.
Popovic
,
H.
Brune
, and
P.
Gambardella
,
Appl. Phys. Lett.
87
,
152503
(
2005
).
16.
D. A.
Arena
,
E.
Vescovo
,
C.-C.
Kao
,
Y.
Guan
, and
W. E.
Bailey
,
Phys. Rev. B
74
,
064409
(
2006
).
17.
D. A.
Arena
,
E.
Vescovo
,
C.-C.
Kao
,
Y.
Guan
, and
W. E.
Bailey
,
J. Appl. Phys.
101
,
09C109
(
2007
).
18.
Y.
Guan
,
W.
Bailey
,
E.
Vescovo
,
C.-C.
Kao
, and
D.
Arena
,
J. Magn. Magn. Mater.
312
,
374
(
2007
).
19.
D. A.
Arena
,
Y.
Ding
,
E.
Vescovo
,
S.
Zohar
,
Y.
Guan
, and
W. E.
Bailey
,
Rev. Sci. Instrum.
80
,
083903
(
2009
).
20.
P.
Warnicke
,
E.
Stavitski
,
J.-S.
Lee
,
A.
Yang
,
Z.
Chen
,
X.
Zuo
,
S.
Zohar
,
W. E.
Bailey
,
V. G.
Harris
, and
D. A.
Arena
,
Phys. Rev. B
92
,
104402
(
2015
).
21.
A. A.
Baker
,
A. I.
Figueroa
,
C. J.
Love
,
S. A.
Cavill
,
T.
Hesjedal
, and
G.
van der Laan
,
Phys. Rev. Lett.
116
,
047201
(
2016
).
22.
J.
Li
,
L. R.
Shelford
,
P.
Shafer
,
A.
Tan
,
J. X.
Deng
,
P. S.
Keatley
,
C.
Hwang
,
E.
Arenholz
,
G.
van der Laan
,
R. J.
Hicken
, and
Z. Q.
Qiu
,
Phys. Rev. Lett.
117
,
076602
(
2016
).
23.
Q.
Li
,
M.
Yang
,
C.
Klewe
,
P.
Shafer
,
A. T.
N'Diaye
,
D.
Hou
,
T. Y.
Wang
,
N.
Gao
,
E.
Saitoh
,
C.
Hwang
,
R. J.
Hicken
,
J.
Li
,
E.
Arenholz
, and
Z. Q.
Qiu
,
Nat. Commun.
10
,
5265
(
2019
).
24.
M.
Da̧browski
,
T.
Nakano
,
D. M.
Burn
,
A.
Frisk
,
D. G.
Newman
,
C.
Klewe
,
Q.
Li
,
M.
Yang
,
P.
Shafer
,
E.
Arenholz
,
T.
Hesjedal
,
G.
van der Laan
,
Z. Q.
Qiu
, and
R. J.
Hicken
,
Phys. Rev. Lett.
124
,
217201
(
2020
).
25.
S.
Emori
,
C.
Klewe
,
J. M.
Schmalhorst
,
J.
Krieft
,
P.
Shafer
,
Y.
Lim
,
D. A.
Smith
,
A.
Sapkota
,
A.
Srivastava
,
C.
Mewes
,
Z.
Jiang
,
B.
Khodadadi
,
H.
Elmkharram
,
J. J.
Heremans
,
E.
Arenholz
,
G.
Reiss
, and
T.
Mewes
,
Nano Lett.
20
,
7828
(
2020
).
26.
C.
Klewe
,
Q.
Li
,
M.
Yang
,
A. T.
N'Diaye
,
D. M.
Burn
,
T.
Hesjedal
,
A. I.
Figueroa
,
C.
Hwang
,
J.
Li
,
R. J.
Hicken
,
P.
Shafer
,
E.
Arenholz
,
G.
van der Laan
, and
Z.
Qiu
,
Synchrotron Radiat. News
33
,
12
(
2020
).
27.
C.
Klewe
,
S.
Emori
,
Q.
Li
,
M.
Yang
,
B. A.
Gray
,
H. M.
Jeon
,
B. M.
Howe
,
Y.
Suzuki
,
Z. Q.
Qiu
,
P.
Shafer
, and
E.
Arenholz
,
New J. Phys.
24
,
013030
(
2022
).
28.
W. D.
Wilber
,
P.
Kabos
, and
C. E.
Patton
,
IEEE Trans. Magn.
19
,
1862
(
1983
).
29.
S.
Emori
,
B.
Gray
,
H.-M.
Jeon
,
J.
Peoples
,
M.
Schmitt
,
K.
Mahalingam
,
M.
Hill
,
M.
Mcconney
,
M.
Gray
,
U.
Alaan
,
A.
Bornstein
,
P.
Shafer
,
A.
N'Diaye
,
E.
Arenholz
,
G.
Haugstad
,
K.-Y.
Meng
,
F.
Yang
,
D.
Li
,
S.
Mahat
,
D.
Cahill
,
P.
Dhagat
,
A.
Jander
,
N.
Sun
,
Y.
Suzuki
, and
B.
Howe
,
Adv. Mater.
29
,
1701130
(
2017
).
30.
R. A. D.
Pattrick
,
G.
van der Laan
,
C. M. B.
Henderson
,
P.
Kupier
,
E.
Dudzik
, and
D. J.
Vaughan
,
Eur. J. Miner.
14
,
1095
(
2002
).
31.
J. A.
Moyer
,
C. A. F.
Vaz
,
D. A.
Arena
,
D.
Kumah
,
E.
Negusse
, and
V. E.
Henrich
,
Phys. Rev. B
84
,
054447
(
2011
).
32.
M.
Hoppe
,
S.
Döring
,
M.
Gorgoi
,
S.
Cramm
, and
M.
Müller
,
Phys. Rev. B
91
,
054418
(
2015
).
33.
C.
Kons
,
M.-H.
Phan
,
H.
Srikanth
,
D. A.
Arena
,
Z.
Nemati
,
J. A.
Borchers
, and
K. L.
Krycka
,
Phys. Rev. Mater.
4
,
034408
(
2020
).
34.
R.
Abrudan
,
M.
Hennecke
,
F.
Radu
,
T.
Kachel
,
K.
Holldack
,
R.
Mitzner
,
A.
Donges
,
S.
Khmelevskyi
,
A.
Deák
,
L.
Szunyogh
,
U.
Nowak
,
S.
Eisebitt
, and
I.
Radu
,
Phys. Status Solidi A Rapid Res. Lett.
15
,
2100047
(
2021
).
You do not currently have access to this content.