天游线路检测中心 Strong interaction between light and electrons (5) ＊＊＊ ESR and FMR Frequency dependence of linewidth ＊＊＊

应用说明 ER200009所示的透射ESR/FMR测量方法，可以分析光谱，而不受高自旋浓度样品中发生的“自旋腔耦合”（珀塞尔效应或产生强耦合状态的相互作用）的影响。生成的特定于样本的线宽值是协同性 (=$g_m^2$/𝑘_𝑐∙𝛾_𝑚 ，𝑘_𝑐 ，𝛾_𝑚需要计算一个重要参数，称为HWHM（半宽度），它代表光子和自旋之间相互作用的程度。图1(a)是应用说明 ER200006图 1(c) 是应用笔记ER200008, ER200009中所示的 YIG 薄膜 FMR 线宽的频率依赖性。

Figure 1 Frequency dependence of spectral linewidth by transmission type ESR/FMR measurement method

(a) DPPH 的线宽频率依赖性。 (b) DPPH 谱和线宽。 (c) YIG 薄膜 FMR 谱的线宽频率依赖性（峰值 A）。 (d) YIG 薄膜 FMR 谱和线宽。

Damping constant and membrane quality

图 1(a) 和 (c) 显示顺磁材料和铁磁材料之间的谱线宽度的频率依赖性存在显着差异。 FMR频谱的线宽具有与观测频率成比例变化的特性，其斜率𝛼称为阻尼常数。 This damping constant 𝛼 is very important when evaluating ferromagnetic materials For example, in a ferromagnetic thin film material, the linewidth of the FMR spectrum is

ΔH= 𝛼𝑓 / |𝛾_𝑒| + ΔH₀

该方程中的截距分量 ΔH₀ 代表成膜的膜质均匀性，不为零时表示成膜不均匀^[1]。
近年来，使用铁磁薄膜材料的自旋电子器件的研究变得活跃，并且对阻尼常数𝛼的评估的期望也很高。通常，经常使用矢量网络分析仪进行评估。尽管使用波导的方法无可否认地具有低灵敏度，但它们比其他方法具有优势，例如对材料形状的限制较少以及微波矢量均匀性较高。

图2 铁磁薄膜的薄膜质量差异。

(a) 均匀的薄膜质量。 (b) 薄膜质量不均匀。

参考：[1] J M Shaw、H T Nembach 和 T J Silva，J Appl。物理。108, 093922 (2010).