SCOPUS
SCIE
Effect of annealing temperature on surface morphology and ultralow ferromagnetic resonance linewidth of yttrium iron garnet thin film grown by rf sputtering
저자
Cao Van, Phuoc ; Surabhi, Srivathsava ; Dongquoc, Viet ; Kuchi, Rambabu ; Yoon, Soon-Gil ; Jeong, Jong-Ryul
발행기관
학술지명
권호사항
발행연도
2018
작성언어
-주제어
등재정보
SCOPUS,SCIE
자료형태
학술저널
수록면
377-383(7쪽)
제공처
<P><B>Abstract</B></P> <P>We report high-quality yttrium–iron–garnet (YIG; Y<SUB>3</SUB>Fe<SUB>5</SUB>O<SUB>12</SUB>) ultrathin films grown on {111} gadolinium–gallium–garnet (GGG; Gd<SUB>3</SUB>Ga<SUB>5</SUB>O<SUB>12</SUB>) substrates using RF sputtering deposition on an off-stoichiometric target and optimized thermal treatments. We measured a narrow peak-to-peak ferromagnetic resonance linewidth (<I>∆H</I>) whose minimum value was 1.9 Oe at 9.43 GHz for a 60-nm-thick YIG film. This value is comparable to the most recently published value for a YIG thin film grown by pulsed laser deposition. The temperature dependence of the <I>∆H</I> was investigated systematically, the optimal annealing condition for our growing condition was 875 °C. Structural analysis revealed that surface roughness and crystallinity played an important role in the observed <I>∆H</I> broadening. Furthermore, the thickness dependence of the <I>∆H</I>, which indicated that 60 nm thickness was optimal to obtain narrow <I>∆H</I> YIG films, was also investigated. The thickness dependence of <I>∆H</I> was understood on the basis of contributions of surface-associated magnon scattering and magnetic inhomogeneities to the <I>∆H</I> broadening. Other techniques such as transmission electron microscopy, scanning electron microscopy, and X-ray diffraction were used to study the crystalline structure of the YIG films. The high quality of the films in terms of their magnetic properties was expressed through a very low coercivity and high saturation magnetization measured using a vibration sample magnetometer.</P> <P><B>Highlights</B></P> <P> <UL> <LI> A high-quality YIG thin film with a FMR linewidth of 1.9Oe at 9.43GHz was grown by rf sputtering using an off-stoichiometric target. </LI> <LI> Precise control of surface morphology is crucial for improving the FMR characteristics of YIG films. </LI> <LI> The FMR linewidth investigation revealed the optimal annealing temperature for surface morphology and crystallinity development. </LI> <LI> Surface-associated magnon scattering and magnetic inhomogeneities contributed to the thickness dependence of the FMR linewidth. </LI> </UL> </P>
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