The spin wave exited in ferromagnetic insulators is expected as a candidate of new carrier of information without dissipation. The spin in the ferromagnets is coupled with each other by the dipolar-dipolar interaction and the exchange interaction. The former one is due to a magnetic field from the magnetic dipole. The later one is originated from the coulomb interaction between the localized electrons at neighboring atoms. Properties of the spin wave depend on the two interactions. Especially, for spin waves with several 100 nm wave length, both of interactions play important roles. Such spin waves are called dipole-exchange spin wave.
Recently, a development of experiment enables to study the spin waves in nanostructures [1]. In such nanostructures, the wave function of the magnon being a quasiparticle of spin wave has a coherence in the whole system, where new physics like a non-local response should be observed and a conventional Landau-Lifshitz equation should be extended [2]. In the present study, we discuss the response of spin wave in the nanostructure using non-local susceptibility and the magnetic radiation field from spin precession using the Green’s function. We formulate a self-consistent theory of the ferromagnetism in nanostructure. Moreover, we study unique properties of spin waves in nanostructure by a comparison with conventional theory [2].
絶縁体強磁性体中に励起されるスピン波は散逸のない情報伝達キャリアとして期待されている。強磁性体中では隣り合うスピン間にはたらく交換相互作用と磁気モーメントによる磁場を介した磁気双極子相互作用の２つがスピン波の性質を決める。波長が数100nmではどちらの相互作用も重要となる。その様なスピン波は双極子交換スピン波と呼ばれる。
近年では、実験技術の向上によりナノ構造をもった磁性体におけるスピン波励起が注目されている[1]。ナノ構造下では、スピン波の準粒子であるマグノンの波動関数が系全体でコヒーレンスを保つため、非局所応答などの従来のLandau-Lifshitz方程式での議論[2]では見られない新たな性質が現れる。本研究では、外場に対する応答に非局所感受率を、スピン歳差運動による磁場輻射にGreen関数を用いることで、ナノ構造強磁性体に適用できる自己無撞着な理論を構築する。また、先行研究[2]と比較しつつ、ナノ構造に特徴的なスピン波を議論する。