Д. С. СМЕКАЕВ, П. Ф. КАРЦЕВ
Московский инженерно-физический институт (государственный университет)
ОПТИМИЗАЦИЯ СКОРОСТИ ПЕРЕМАГНИЧИВАНИЯ
ОДНОДОМЕННОЙ НАНОЧАСТИЦЫ
Численно исследуется процесс перемагничивания однодоменной частицы внешним магнитным полем. Показано, что скорость процесса значительно увеличивается, если поле наклонено под небольшим углом по отношению к оси анизотропии частицы.
Прогресс технологии жёстких магнитных дисков зависит от возможности увеличить плотность записи и ускорить процессы записи и чтения, вместе с тем не достигая суперпарамагнитного предела, при котором размеры частицы сравниваются с размером домена и тепловые флуктуации не позволяют сохранить направление намагниченности. В данной работе исследуется возможность увеличить скорость записи для более крупных однодоменных частиц, оптимизируя направление и продолжительность действия приложенного магнитного поля. Исследование устойчивости и управляемости наноразмерных однодоменных частиц также важно для их применения в устройствах спинтроники [1-3].
Можно предположить, что направление внешнего поля строго против намагниченности является неэффективным для скорейшего перемагничивания частицы – в таком случае первый «шаг» из метастабильного состояния возможен только под действием теплового флуктуирующего поля (если не учитывать квантовое туннелирование). Возникла идея, что если перемагничивающее поле немного наклонить от оси анизотропии, его поперечная составляющая может выполнить роль шумового поля и значительно ускорить перемагничивание.
Поведение вектора намагниченности описывается уравнением Ландау-Лифшица [2,4,5]. При моделировании были взяты параметры FePt:SiO2. Величина перемагничивающего поля была взята равной 0.5 тесла. Зависимость шумового поля от времени моделировалась броуновским движением [2] и по величине не превышало 60 Э. Ось лёгкого намагничивания считается направленной вдоль оси z, тогда поле анизотропии имеет вид [4] Hanis = -αMz. Значение α = 0.1 взято для успешной демонстрации данного процесса. Сила затухания равна η = 0.1. Изначально частица намагничена строго вдоль оси анизотропии (Mz = +1). Для того чтобы перемагнитить частицу в противоположном направлении, включается внешнее постоянное магнитное поле. Определялось время полного перемагничивания частицы, в зависимости от направления приложенного поля и величины шума. На рис. 1 и 2 показаны зависимости компонент намагниченности от времени для двух направлений приложенного поля (0 и 30˚).
Рис. 1 Рис. 2
На рис. 3 и 4 показана зависимость времени перемагничивания от интенсивности шума. Видно, что наклон играет ту же роль, что и шум.
Рис. 3 Рис. 4
Данный эффект позволит увеличить производительность жёстких магнитных дисков и других устройств, использующих магнитные наночастицы, и будет полезен при разработке приборов спинтроники.
Авторы выражают благодарность за обсуждения. благодарит за поддержку Российский Фонд Фундаментальных Исследований, грант № .
Список литературы
1. Imre A. et al. // Science, 2006. 311, 205.
2. Becker J. A. // J. Phys., 1994. D 29, 299.
3. , Карцев //Научная сессия МИФИ-2007, 15,
4. D'Aquino M., Serpico C., Coppola G., Mayergoyz I. D., Bertotti G. // J. Appl. Phys., 2006. 99, 08B905.
5. , , // ФТТ, 20Вып
