Photo-magnonics in two-dimensional antidot lattices

Abstract

Wesentlicher Gegenstand der vorliegenden (kumulativen) Dissertation ist die ausschließlich optische Erzeugung und Detektion sowie gezielte Manipulation magnetischer Anregungen, sogenannter Spinwellen oder Magnonen. Insbesondere werden die Mechanismen und Prozesse diskutiert, die zur Beobachtung wohldefinierter Spinwellenmoden in dünnen magnetischen Filmen führen, nachdem ein intensiver, ultrakurzer Laserpuls absorbiert wurde. Eine langreichweitig geordnete, periodische Strukturierung der magnetischen Filme (in diesem Fall mit Löchern) ist sodann gleichbedeutend mit der Schaffung magnetischer Metamaterialien (d.h. magnonischer Kristalle). Abhängig von Wirtsmaterial (Nickel oder Kobalt-Eisen-Bor) und strukturellen Eigenschaften der Lochgitter (Periodizität, strukturelle Einheit) ist die Erzeugung oder Unterdrückung bestimmter magnetischer Moden möglich. So führt die vergleichsweise große intrinsische magnetische Dämpfung in Nickel zur Ausbildung lokalisierter Spinwellen, während wegen der geringen Dämpfung in Kobalt-Eisen-Bor ausgedehnte Blochwellen beobachtet werden. Deren Wellenlänge ist zudem einstellbar mittels der Periodizität des Metamaterials und wird anhand numerischer Berechnungen der (magnonischen) Bandstrukturen nachvollzogen. Zuletzt werden auf Basis dieser Ergebnisse mögliche Anwendungen magnonischer Kristalle diskutiert. Hierbei liegt ein Schwerpunkt auf anisotropen Lochgittern und deren Perspektive als Spinwellenfilter.