基于交换耦合的软/硬磁复合介质单元的微磁学研究

摘要

L10-FePt因具有很高的磁晶各向异性而被认为是新一代磁存储材料，然而该材料的矫顽力过大而存在写入问题，这是磁记录领域迫切需要解决的。而基于交换耦合的软/硬磁介质可以有效降低硬磁的矫顽力，同时能够保证热稳定性。另外，比特图形化介质能够有效降低磁存储的噪音。所以基于交换耦合的图形化介质的研究对于实现超高密度磁存储有一定的指导意义。本文以高Ku的L10-FePt为基体，通过微磁学模拟研究了多种不同结构的软/硬磁复合介质单元的磁性能，以及双层型软/硬磁复合介质单元的微波辅助磁化翻转情况。
　　首先研究了层型结构复合单元的磁性能，模拟结果表明，当Ku(L10-FePt)小于5×106J/m3时，由于软磁和硬磁之间交换耦合作用很强，复合单元的磁化反转过程为一致翻转，并且L10-FePt矫顽力的矫顽力大幅降低。但是当Ku(L10-FePt)大于5×106J/m3，复合介质的磁滞回线中出现台阶，呈现两相翻转，这对于磁存储是不利的。另外，随着软磁层厚度的增大，复合介质单元的矫顽力会进一步减小，但磁滞回线中的台阶依然存在。
　　为了消除磁滞回线中的台阶，模拟研究了核壳型结构的复合单元。结果表明，结构B、C均能有效降低矫顽力，使其小于最大写入场，并且磁滞回线中无台阶。相比于结构B，结构C型复合单元的矫顽力虽略增大，但矩形度提高。通过增大软磁材料的厚度，矫顽力会降低，而且整个体系由刚性耦合状态逐渐变成exchange spring耦合状态。此外，探究了结构B、C两种介质单元在磁头杂散场下的稳定性。随着Ku(L10-FePt)的增大，翻转场大小随外场角度的变化逐渐由Stoner-Wohlfarth模型向Kondorsky模型转变。对于Ku(L10-FePt)=1×106J/m3的结构B型Co/L10-FePt单元，随着软磁层厚度增大，翻转场大小随外场角度的变化逐渐由Stoner-Wohlfarth模型向Kondorsky模型转变。
　　另一种有效降低L10-FePt写入场的方法是利用共振吸收能量的微波辅助磁化翻转。双层型Co/L10-FePt复合介质单元的磁谱中有三个共振峰，分别对应于软磁、软硬磁界面、硬磁。通过施加合适的幅值和频率的微波场，复合介质单元的磁矩可实现磁化翻转。随着软磁层厚度的增大，软磁层对应的共振峰向低频方向移动，在微波辅助磁化翻转的相图中磁矩能够发生翻转的区域变大，且更低的频率下也会出现磁矩翻转。

目录

声明

第一章 绪 论

1.1 磁存储的介绍

1.2 国内外研究进展

1.3 选题依据

1.4 本论文研究内容

第二章 微磁学

2.1 微磁学中的能量

2.2 微磁学中的两种方法

2.3 OOMMF软件

第三章 层型结构的软/硬磁复合介质单元的磁性能

3.1 L10-FePt介质单元的磁性能

3.2 双层型软/硬磁复合介质单元

3.3 三明治型复合介质单元的磁性能

3.4 多层型复合介质单元的磁性能

3.5 本章小结

第四章 核壳型软/硬磁复合介质单元的磁性能

4.1 核壳型结构A复合介质单元

4.2 核壳型结构B复合介质单元

4.3 核壳型结构C复合介质单元

4.4 本章小结

第五章 双层型软/硬磁复合介质单元的微波辅助磁化翻转

5.1 微磁学模拟微波辅助磁化翻转的方法介绍

5.2 不同的Ku (L10-FePt)的双层型软/硬磁复合介质单元

5.3 软磁层厚度改变对复合介质单元的微波辅助磁化翻转

5.4 本章小结

第六章 总结与展望

6.1 总结

6.2 展望

致谢

参考文献

攻读硕士学位期间取得的成果