Hasil Pencarian  ::  Simpan CSV :: Kembali

Abstrak :
Penelitian spintronika memiliki ide untuk memanipulasi spin elektron pada suatu sistem zat padat dengan tujuan untuk menghasilkan divais masa depan, seperti divais logika terintegrasi dan sistem penyimpan data non-volatile. Salah satunya adalah pengembangan divais racetrack memory yang berbasis domain wall (DW) magnetik dalam sistem kawat nano (nanowire) sebagai media penyimpanan data yang diusulkan oleh S. Parkin, dkk. pada tahun 2008. Perhatian penting pengembangan racetrack memory adalah karakteristik DW pada material magnetik dengan orientasi magnetisasi anisotropik sejajar bidang (in-plane anisotropy, IMA) dan tegak lurus bidang (perpendicular magnetic anisotropy, PMA). Kelebihan dari material PMA adalah mampu mengurangi besarnya arus ambang (threshold) hingga satu orde (~ 1011 Am-2) untuk menggerakkan DW sepanjang kawat nano dan mengurangi dampak pemanasan Joule. Dalam penelitian ini, dilakukan studi dinamika pegerakan DW dalam kawat nano berorientasi magnetisasi sejajar (IMA) dan tegak lurus (PMA) berbasis material feromagnetik menggunakan pendekatan simulasi mikromagnetik. Dari hasil penelitian ini diketahui bahwa pada material CoFeB yang bertipe PMA, DW memiliki kecenderungan orientasi perputaran magnetisasi secara natural (groundstate) yang bergantung pada geometri kawat nano sehingga memunculkan tipe Bloch Wall atau Néel Wall. Dengan demikian dapat didefinisikan suatu ukuran kritis (tc) transisi Bloch Wall menjadi Néel Wall sebanding dengan perubahan ukuran kawat nano melalui kalkulasi sederhana berdasarkan profil magnetisasi Mx dan My. Pada nanowire CoFeB, diketahui bahwa perubahan durasi pulsa magnetik eksternal mempengaruhi besaran medan Walker breakdown (HWB). Semakin pendek durasi pulsa magnetik, maka nilai HWB akan semakin besar. Pergeseran nilai HWB pada durasi pulsa magnetik yang lebih singkat disebabkan adanya kebutuhan energi DW untuk bergerak sepanjang kawat nano yang lebih dominan. Pada material IMA, seperti Permalloy, ditunjukkan bahwa ukuran kedalaman notch yang semakin besar sebanding dengan peningkatan arus depinning (Jd) untuk menggerakkan DW keluar dari area notch. Stuktur internal DW juga mengalami transformasi bentuk dari transversal menjadi anti-vortex dalam proses depinning. Pada material PMA CoFeB, ditunjukkan juga bahwa kedalaman ukuran notch memiliki korelasi berbanding lurus terhadap besarnya Jd. Namun demikian, pada kedalaman notch yang semakin besar terjadi peningkatan nilai Jd yang signifikan, terutama pada ukuran > 20 nm. Selain itu, nilai Jd tersebut lebih dipengaruhi oleh ketebalan kawat nano pada ukuran yang lebih tipis. Karakteristik ini dipengaruhi oleh peningkatan luas ukuran melintang (cross-sectional area), sehingga meningkatkan dominasi energi demagnetisasi untuk menahan DW pada kondisi pinning. Dipahami bahwa peningkatan energi DW saat depinning dapat disebabkan oleh perubahan ukuran struktur DW yang terjadi pada ukuran kawat nano yang lebih besar. ......The spintronics research had an idea to manipulate the electron spin in the solid state system with the purpose to obtain future devices, such as the integrated logic and the non-volatile memory. One of the important topics was the development of racetrack memory, based on the magnetic domain wall (DW) on the nanowire system as proposed by S. Parkin et al. in 2008. The interesting part of racetrack memory was the DW characteristics in the magnetic materials with in-plane anisotropy (IMA) and perpendicular magnetic anisotropy (PMA). The advantages of the PMA materials are the lower threshold current (~1011 Am-2) to move DW along the nanowire and reduce the impact of Joule heating. In this work, the DW dynamics on the ferromagnetic nanowire with IMA and PMA orientation have been studied utilizing micromagnetic simulation. The results showed that on the PMA CoFeB material, the DW magnetization tends to change gradually in the groundstate condition depending on nanowire geometries to obtain the Bloch Wall or the Néel Wall. Therefore, a critical transition size (tc) of the Bloch Wall to Néel Wall can be defined as the increasing nanowire size by performing a simple calculation based on the Mx and My magnetization profile. In the CoFeB nanowire, it is understood that the decreasing of external magnetic pulse duration influenced the value of the Walker breakdown field (HWB). The HWB increased as the decreasing of pulse duration decreased. The shifted HWB values in the shorter pulse duration were caused by the dominant energy needed to move DW along the nanowire. The IMA material, such as Permalloy, showed that the increasing of notch dept related to the increasing of depinning current (Jd) to move the DW out from the notch area. The DW internal structure was also transformed from transverse to anti-vortex in the depinning process. The PMA CoFeB materials also showed that the notch dept size was related proportionally to the increased Jd. However, the Jd value increased significantly in the notch dept size larger than 20 nm. Furthermore, the Jd values are more influenced by the decreasing nanowire thickness. This characteristic was related to the increase of the cross-sectional area, so the demagnetization energy was dominated on the DW in the pinning condition. It is understood that the increase of DW depinning energy is caused by the DW structural change in the larger nanowire.

Abstrak :
Pada thesis ini telah dilakukan studi dinamika domain wall (DW) magnetik pada nanowire Permalloy dengan notch simetris yang terinduksi oleh pulsa arus listrik terpolarisasi. Analisis dilakukan menggunakan pendekatan mikromagnetik menggunakan perangkat lunak OOMMF berdasarkan persamaan Landau-Lifshitz- Gilbert (LLG) yang dimodifikasi. Dalam persamaan LLG tersebut diperkenalkan besaran tambahan berupa kecepatan spin (u) dan konstanta non-adiabatik (β) yang menunjukkan suku transfer spin. Sebuah defek pada nanowire Permalloy dibuat berbentuk notch segitiga simetris sebagai potensial pinning untuk DW. Penelitian dilakukan dengan mengamati efek lebar wire, ukuran notch, dan variasi konstanta non-adiabatik terhadap sifat depinning DW di sekitar pusat notch. Berdasarkan hasil simulasi ditunjukkan bahwa penurunan nilai arus depinning (Jd) dipengaruhi oleh peningkatan lebar wire yang sesuai dengan fenomena yang terjadi pada kasus induksi medan magnet. Pada ukuran notch 40 nm, nilai Jd menurun secara drastis namun berfluktuasi sebanding dengan peningkatan ukuran notch. Diketahui juga bahwa lebar wire tidak berpengaruh terhadap waktu depinning untuk ukuran notch kurang dari 70 nm. Secara umum, proses depinning pada DW diikuti oleh perubahan struktur dari transverse wall menjadi anti-vortex wall. Berdasarkan hasil simulasi diketahui bahwa efek konstanta non-adiabatik tidak signifikan pada ukuran notch kurang dari 70 nm. Namun pada ukuran yang lebih besar terjadi fluktuasi pada karakteristik depinning DW. Hasil yang menarik diamati pada β = 0.04 yaitu ukuran notch tidak mempengaruhi waktu depinning DW. Hal ini dapat dipahami bahwa perubahan struktur DW berperan penting terhadap karakteristik depinning DW. ......We have investigated the magnetic domain wall (DW) dynamics in symmetrical notched Permalloy nanowires induced by nanosecond current pulse using micromagnetic approach. The public micromagnetic software OOMMF has been utilized to simulate the domain wall behavior based on modified Landau- Lifshitz-Gilbert (LLG) Equation. The spin transfer term was added to the LLG equation by introduced the spin drift velocity (u) and non-adiabatic constant (β) values. The constriction in the Permalloy nanowires was shaped as double symmetrical triangular notch and used as the DW pinning potential. We have observed the effect of wire width, notch size, and non-adiabatic constant to the DW depinning behavior around the center of notch. We observed that the increasing of wire width was influenced to the decreasing of depinning current density (Jd) as in the field driven case. At notch size of 40 nm, the Jd value was sharply decreased and yield slight fluctuation as the increasing of notch size. It also known that wire width was not much affect the DW depinning time for notch size smaller than 70 nm. Generally the DW depinning process was accompanied by the structure transition from transverse wall to anti-vortex wall. We observed that in the notch size smaller than 70 nm the effect of non-adiabatic constant was not significant, but at the larger notch size recorded a huge fluctuation of DW characteristics. The interesting result was founded at β = 0.04 which the depinning time was not affected by the increasing of notch size. It was understood that the DW inner structure stabilities play the role for the insensitivity of DW depinning behavior.