Resumo: Esta tese de mestrado apresenta os resultados de um estudo conduzido no Laboratório de Física de Dispositivos Quânticos (LFDQ) e no Laboratório de Materiais e Baixas Temperaturas (LMBT), cujo objetivo era investigar, sob o contexto da magnônica de cavidades, a interação de microondas com microfios de CoFeSiB. O foco é na caracterização da ressonância ferromagnética e a natureza do acoplamento. O caráter metálico dos fios impõe um desafio na descrição dessa ressonância, devido ao efeito pelicular, mas também permite a ressonância ser induzida pelos fortes campos magnéticos das correntes geradas por um campo elétrico incidente, realizando um acoplamento mediado eletricamente. É este acoplamento que é discutido e estudado nesse trabalho. Primeiramente, a física da ressonância ferromagnética, incluindo sob a presença de materiais metálicos é apresentada, junto com a descrição do acoplamento fóton-magnon como dois osciladores harmônicos acoplados. As duas descrições são relacionadas pela dissipação no regime de acoplamento fraco. Os microfios são apresentados e, logo após, as técnicas e os aparatos experimentais; por fim, os resultados dos experimentos são mostrados e analisados. Os resultados principais são que, devido ao efeito pelicular, a ressonância ferromagnética acontece na condição de ressonância de Kittel para o plano e que o acoplamento com o campo elétrico não é apenas realizável, mas muito mais forte que o magnético. Acoplamentos acima de 50 MHz foram alcançados, porém a dissipação no sistema magnético era muito grande (> 800 MHz) impossibilitando alcançar o regime de acoplamento forte, e portanto de acoplamento coerente. A possibilidade de usar o caráter metálico para realizar esse acoplamento elétrico ainda não foi explorada em magnônica de cavidades, embora materiais metálicos, como permalloy, tenham sido estudados. Este trabalho deve levantar a importância de se considerar o caráter metálico das amostras ao estudar magnônica de cavidades, incluindo sua geometria e ambiente electromagnético Ver menos

Abstract: This master’s thesis presents the results of a study conducted at the Laboratory of Physics of Quantum Devices (LFDQ) and Laboratory of Materials and Low Temperatures (LMBT), whose goal was to investigate, in the context of the newly developing field of cavity magnonics, the interaction of microwaves with metallic microwires of CoFeSiB. The focus is on the characterization of the ferromagnetic resonance and the nature of the coupling. The metallic character imposes challenges in describing this resonance due to skin effect, but it also allows for the resonance to be driven by the strong induced magnetic field of the currents generated by an impinging electric field, ultimately realizing an electrically mediated coupling. It is this coupling that is discussed and studied in this work. First, the physics of ferromagnetic resonance, including its behaviour in the presence of metallic materials, is presented, together with the description of the photon-magnon coupling as two coupled harmonic oscillators. The two are related by dissipation in the weak coupling regime. Then the microwires and their characteristics are presented. Following, the main experimental techniques used are explained, and finally the results of the experiments are displayed and analysed. The main results are that the ferromagnetic resonance occurs at the Kittel plane resonance condition – due to the smallness of the skin depth –, and that the coupling with the electric field is not only realizable, but much stronger than the magnetic counterpart. Coupling strengths of over 50 MHz were achievable, although the magnetic dissipation of the system is too large (> 800 MHz) making it impossible a strong coupling regime, and hence coherent coupling, to be reached. The possibility of using the metallic character to realize this electrical coupling has not yet been explored in cavity magnonics, although metallic materials like permalloy have been studied. This work should raise the awareness about the importance of considering the metallic character of samples in studying cavity magnonics, including their geometry and electromagnetic environment Ver menos