Влияние мощности входного сигнала на распространение поверхностных магнитостатических волн в плёнках железо-иттриевого граната на подложках кремния

Интерес к изучению плёнок железо-иттриевого граната на подложках кремния обусловлен совместимостью процесса их изготовления с полупроводниковыми технологиями, что делает возможной интеграцию на одном чипе устройств магноники и электроники. Однако особенности распространения спиновых волн в плёнках железо-иттриевого граната на полупроводниковых подложках, в частности, с ростом входной мощности сигнала, остаются слабоизученными.
В данной работе при помощи векторного анализатора цепей и СВЧ зондовой станции было исследовано влияние мощности входного сигнала на распространение поверхностных магнитостатических волн (ПМСВ) в макете типа линия задержки на основе плёнки железо-иттриевого граната на кремниевой подложке, полученной ионно-лучевым распылением.
Обнаружено, что характер зависимости мощности выходного сигнала ПМСВ ($P_{\rm out}$) от уровня падающей мощности ($P_{\rm in}$) существенно определяется положением частоты ПМСВ относительно частоты $f_{\rm max}$, соответствующей максимуму прохождения ПМСВ в спектре передачи макета. Для частот $f > f_{\rm max}$ зависимость $P_{\rm out}(P_{\rm in})$ демонстрирует спад с ростом мощности, тогда как на частотах $f < f_{\rm max}$ наблюдается максимум, что качественно отличается от характера зависимостей $P_{\rm out}(P_{\rm in})$ для случая эпитаксиальных пленок железо-иттриевого граната на подложках гадолиний-галлиевого граната.
Указанная особенность связывается с более высоким (на два порядка) уровнем затухания спиновых волн в пленках железо-иттриевого граната на подложках кремния, по сравнению с эпитаксиальными структурами «железо-иттриевый гранат–гадолиний-галлиевый гранат». В результате в пленках железо-иттриевого граната на подложках кремния пороги параметрической неустойчивости ПМСВ существенно возрастают, и на характер зависимости $P_{\rm out}(P_{\rm in})$ оказывает заметное влияние сдвиг спектра ПМСВ «вниз» по частоте, связанный с влиянием эффектов динамического размагничивания и термического нагрева пленки СВЧ-мощностью волны. Указанный эффект необходимо учитывать при определении порога параметрической неустойчивости спиновых волн в пленках железо-иттриевого граната на подложках кремния.