Magnon-foton sistemi ile manyetik alan sensörü tasarımı

Bu çalışmada magnon-foton etkileşiminin incelenebilmesi adına bir sistem tasarlandı ve bu sistemin manyetik alana cevabı teorik ve deneysel yaklaşımlar kullanılarak incelendi. Bu sistemde elektromanyetik dalganın etkisiyle malzemede oluşan yüzey spin dalgaları ve ters ayrık halka rezonatöründeki(ISRR) fotonların etkileşimleri incelenerek sistemin manyetik alan sensörü olarak kullanılabilirliği incelendi. Tez kapsamında Itrium Demir Garnet (YIG) ve BiYIG tozları kullanıldı. Elde edilen ürünlerin yapısal ve manyetik özellikleri XRD ve VSM ölçümleri ile belirlendi. Elde edilen örneklerin manyeto-soğrulma özelliklerinin incelenebilmesi için Vektör Ağ Analizörü-Ferromanyetik Rezonans (VNA-FMR) ölçüm sistemi kuruldu ve ölçümler alındı. Ölçüm sisteminde kullanılmak üzere uygun geometrilerde eşdüzlemli dalga kılavuzu (CPW-Coplanar Waveguide) ve ISRR tasarlandı. Sonuç olarak, BiYIG-CP örneği için Jiromanyetik oran 2,9 MHz/G, etkileşim kuvveti sabiti 0,38-0,35 olarak bulundu. Magnon-foton etkileşimi çalışmalarında ulaşılan teorik ve deneysel sonuçların birbirleriyle ve literatürde yapılan diğer çalışmalarla uyumlu olduğu görüldü. Elde edilen sonuçlar ile sistemin manyetik alan sensörü olarak kullanılabilirliği incelendi.

In this study, to examine the magnon-photon interaction a system was designed, and the response of this system to the magnetic field was investigated by using theoretical and experimental approaches. In this system, the usability of the system as a magnetic field sensor was examined by examining the interactions of the surface spin waves formed in the material by the effect of electromagnetic waves and the photons in the inverted split ring resonator (ISRR). Within the scope of the thesis, Yttrium Iron Garnet (YIG) and BiYIG powders were used.The structural and magnetic properties of the fabricated products were determined by XRD and VSM measurements. To examine the magneto-absorption properties of the fabricated samples Vector Network Analyzer-Ferromagnetic Resonance (VNA-FMR) measurement system was installed and measurements were taken.A coplanar waveguide (CPW) and an ISRR were designed in suitable geometries to be used in the measurement system. As a result, for the BiYIG-CP sample, the gyromagnetic ratio and the interaction force constant was found as 2.9 MHz/G and 0.38-0.35. It was seen that the theoretical and experimental results obtained in the magnonphoton interaction studies were compatible with each other and with other studies in the literature. The usability of the system as a magnetic field sensor was examined on the basis of the obtained results.