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Ru thickness-dependent interlayer coupling and ultrahigh FMR frequency in FeCoB/Ru/FeCoB sandwich trilayers

Chinese Physics B 2022年第8期31卷 552-560页

作者：王乐荆照轩周傲然李山东 College of Physics Qingdao UniversityQingdao 266071China College of Electronics and Information Qingdao UniversityQingdao 266071China

The antiferromagnetic(AFM) interlayer coupling effective field in a ferromagnetic/non-magnetic/ferromagnetic(FM/NM/FM) sandwich structure, as a driving force, can dramatically enhance the ferromagnetic resonance(FMR) frequency. Changing the non-magnetic spacer thickness is an effective way to control the interlayer coupling type and intensity, as well as the FMR frequency. In this study, Fe Co B/Ru/Fe Co B sandwich trilayers with Ru thickness(tRu) ranging from 1 A to 16 A are prepared by a compositional gradient sputtering(CGS) method. It is revealed that a stress-induced anisotropy is present in the Fe Co B films due to the B composition gradient in the samples. A tRu-dependent oscillation of interlayer coupling from FM to AFM with two periods is observed. An AFM coupling occurs in a range of 2 A ≤ tRu≤ 8 A and over 16 A, while an FM coupling is present in a range of tRumode(OM) FMR frequency in excess of 20 GHz is obtained in the sample with tRu= 2.5 A under an AFM coupling. The dynamic coupling mechanism in trilayers is simulated, and the corresponding coupling types at different values of tRuare verified by Layadi’s rigid model. This study provides a controllable way to prepare and investigate the ultrahigh FMR films.

关键词： interlayer exchange coupling optical mode resonance acoustic mode resonance component gradient sputtering

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