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CoPt-TiO2/Co-TiO2交换耦合比特图形介质的研究

更新时间:2009-03-28

超顺磁极限的存在,限制了垂直磁记录介质存储密度的提高。为了克服超顺磁极限,作为记录层的硬磁薄膜需要具有很大的磁晶各向异性,然而过大的磁晶各向异性会带来“写入困难”的问题。交换耦合复合介质(ECC)是解决这个难题的一种方案,它由耦合在一起的软/硬磁层构成,当软/硬磁层间的交换相互作用大小适当的时候,介质可以在保持足够的热稳定性的同时使翻转场降低到最小[1-6]。另一方面,比特图形介质(BPM)也是实现超高存储密度的一种方案,然而当存储密度超过1 Tbit/inch2时,它也会遇到“写入困难”的问题。本文提供了一个化解“写入困难”问题的方案,即:使BPM介质的每个比特由交换耦合的软/硬磁层构成,这样便可以结合ECC/BPM两种存储介质的优点。本文在实验数据的基础上,将多晶微结构引入到微磁学模型中,研究了CoPt-TiO2/Co-TiO2交换耦合比特图形介质的磁性随软磁层的厚度、磁晶各向异性场、饱和磁化强度强度等本征磁性参数的变化规律。

1 微磁学模型

我们首先制备了连续的CoPt-TiO2(6 nm)/Co-TiO2 (δ=1~4 nm) 交换耦合复合薄膜,然后用离子辐照的方法将其制成BPM介质,这样获得的BPM介质相比自组装方法和光刻法有更好的表面粗糙度[7-8]

在连续薄膜中,硬磁层的微磁学单元尺寸D为1.5 nm×1.5 nm×1.5 nm,软磁层的微磁学单元尺寸是1.5 nm×1 nm×1.5 nm,软/硬磁层面内单元的尺寸都小于布洛赫(Bloch)和奈尔(Neel)交换长度,薄膜平面内微磁学单元的数目是64×64。模拟晶体的生长时,我们首先在薄膜平面内均匀选定一些格点作为晶粒生长时的形核中心,然后使形核中心在一定范围内无规则行走,之后是晶粒的长大。当不同的晶粒边界彼此接触时,晶粒生长过程停止,最终得到的晶粒是具有一定尺寸分布的柱状晶,其尺寸的分布可以通过控制形核中心的位置来实现,平均的晶粒尺寸Dg是20 nm,晶界的宽度是1.5 nm。然后用离子辐照的方法将其制成BPM介质,最终整个薄膜被分成4个轨道(track),每个轨道包含8个比特(bit)(图1)。

我们把软/硬磁层的磁性参数作了区分:硬磁层的饱和磁化强度Msh选为619 emu/cc,垂直单轴各向异性场Hkh的大小设定为18 kOe(相应的磁晶各向异性常数是5.6×106 erg/cm3);软磁层的饱和磁化强度Mss设定为651~1 400 emu/cc,垂直单轴各向异性场Hks的大小选为12 kOe。软/硬磁层的磁晶各向异性场的大小都满足修正的高斯分布P(Hk)=exp(-ln2(Hk/Hka)/β2)exp(-(Hk/Hka)2),其中大小分布参数 β=0.1。同时,软/硬磁层的磁晶各向异性场的方向满足取向分布 f (θ)=exp(-αθsin2θ),式中取向分布参数αθ=1.0。晶粒内部的交换相互作用常数A*1设定为0.2×10-6 erg/cm,晶粒之间的交换相互作用常数A*2设定为0.1×10-6 erg/cm,软/硬磁层间的交换相互作用常数A*3设定为0.2×10-6 erg/cm。

当前临床中治疗脑胶质瘤的方式主要是手术,也是治疗该疾病的首选方式。开放式手术需要进行开颅操作,手术时受到多方面因素的影响,创口大,容易导致术后细菌感染,所以开放式手术在治疗的时候无法获得预期的效果[1]。现在临床中的医疗手段不断优化,微创手术在手术治疗中有着非常好的效果,临床中得到了广泛的应用。此次我院就微创手术和传统开放手术效果进行了对比分析,现有以下报道。

  

图1 模拟的薄膜微结构示意图Fig.1 Simulated microstructure of the thin films

微磁学的模拟基于求解L-L-G方程,薄膜总的能量包含五项:

 

式中Eext、Ek、Eex、Em和 Ems分别为黎曼能、磁晶各向异性能、交换相互作用能、退磁能和磁弹性能。退磁场的计算是微磁学中最耗时的部分,我们采用二维快速傅立叶变换[9-10](2D-FFT)方法来求解退磁场。

 

其中N 是二维退磁矩阵,m^ 是归一化的磁矩。实验测量的薄膜往往具有毫米尺度,所以我们在膜面(x-z plane)内采用了周期性边界条件。磁弹性场来源于衬底和磁性薄膜间的晶格错配,本文中沿着x方向的平面磁弹性场 Hms=(2λ/Msxxmx=20 kOe。

参考文献:

2 结果与讨论

2.1 软磁层厚度的影响

分析:”you”和“我”对应,但两者含义大相径庭。考虑到如果直译成“当然你能”是不符合对话中的人称逻辑的。

2)软磁层的磁晶各向异性场Hks减小时,矫顽力Hc相应地随之减小。

  

图2 软磁层厚度对BPM介质的矫顽力Hc的影响Fig.2 Effect of the thickness on the coercivity of the BPM media

2.2 软磁层的磁晶各向异性场的影响

软磁层的磁晶各向异性场Hks对BPM介质的矫顽力有重要的影响。我们令软磁层的厚度δ=1 nm,Mss=651 emu/cc,并保持其他参数不变时,计算了软磁层的磁晶各向异性场Hks从12 kOe减小到2 kOe时易磁化轴的磁滞回线。其矫顽力Hc随软磁层的磁晶各向异性场Hks变化的规律如图3所示。

浓重不可分解的悲酸,使树叶垂头。赵三在红蜡烛前用力敲了桌子两下,人们一起哭向苍天了!人们一起向苍天哭泣。大群的人起着号啕!

由图3可知,软磁层的磁晶各向异性场Hks从12 kOe减小到2 kOe时,矫顽力Hc相应地从10.3 kOe单调地减小到7.5 kOe,归一化的剩余磁化强度Mr保持0.99不变。这可能是因为:软磁层在较低的外场下成核翻转的成核场为

 

其中Hn为软磁层的成核场,K1s为软磁层的磁晶各向异性常数,Js为软磁层的自旋极化强度,ts为软磁层的厚度,A为晶粒间的交换耦合常数,所以成核场也随软磁层的磁晶各向异性场Hks的减小而减小。同时,软磁层的磁晶各向异性场Hks减小时,每个比特整体的磁晶各向异性场相应地减小。这两方面的因素共同导致BPM介质的矫顽力也相应的减小。

2.3 软磁层的饱和磁化强度的影响

  

图3 软磁层的磁晶各向异性场Hks的对BPM介质的易轴矫顽力的影响Fig.3 Effect of the anisotropy field Hks of the soft layer on the easy coercivity of BPM media

软磁层的饱和磁化强度Mss对BPM介质的矫顽力也有重要的影响。我们同样令软磁层的厚度δ=1 nm,Hks=12 kOe,并保持其他参数不变,计算了软磁层的饱和磁化强度Mss从651 emu/cc增加到1 400 emu/cc时易磁化轴的磁滞回线。其矫顽力Hc随软磁层的饱和磁化强度Mss的变化规律如图4所示。

3)当软磁层的饱和磁化强度Mss从651 emu/cc增加到1 400 emu/cc时,易磁化轴的矫顽力从10.3 kOe单调地减小到7.1 kOe,归一化的剩余磁化强度Mr保持0.99不变。

为了研究软磁层的厚度δ对BPM介质矫顽力的影响,我们首先令Hks=12 kOe,Mss=1 200 emu/cc,并保持其他参数不变,计算了软磁层的厚度变化时BPM介质易磁化轴的磁滞回线。其矫顽力Hc随软磁层厚度δ的变化规律如图2所示。

由图5可知,当硬磁层的易轴相对BPM介质膜面的法线方向倾斜的角度θ从0°增加到50°时,回线的矫顽力从8.2 kOe单调地减小到1 kOe。这可能是由于θ增加时,每个比特整体的有效磁晶各向异性场Hk相应地减小所导致的结果。

由图4可知,当软磁层的饱和磁化强度Mss从651 emu/cc增加到1 400 emu/cc时,易磁化轴的矫顽力从10.3 kOe单调地减小到7.1 kOe,归一化的剩余磁化强度Mr保持0.99不变。这是由于软磁层翻转时,软磁层对硬磁层的静磁相互作用随着软磁层的饱和磁化强度Mss增加而增强的结果。

2.4 硬磁层易轴倾斜角度的影响

为了研究硬磁层的易磁化轴的倾斜角度也对BPM介质的矫顽力影响,我们令软磁层的Hks=12 kOe,Mss=1 200 emu/cc,计算了硬磁层的易轴相对BPM介质膜面的法线方向倾斜不同的角度θ时的磁滞回线。结果如图5所示。

掺和料:为保证混凝土强度和和易性,选用的两种掺和料分别为华能阳逻电厂生产的Ⅰ级粉煤灰和安徽马钢嘉华生产的S95级矿粉,两种掺和料经检测均满足规范要求。

  

图4 软磁层的饱和磁化强度Mss对BPM介质易轴矫顽力的影响Fig.4 Effect of the saturation magnetization Mss of the soft layer on the easy coercivity of BPM media

  

图5 对BPM介质矫顽力的影响Fig.5 Effect of on the coercivity of BPM media

钨钼矿床有的产于地槽褶皱带中,如哈萨克斯坦的一些矿床有的就产于海西褶皱带中,有的产于加里东褶皱带中。有的则产于地台活化带中,如上述的北欧格鲁吉亚的高加索、南美的阿根廷、我国河南栾川南泥湖、上房沟、三道庄、东北辽宁葫芦岛、江西漂矿、福建行路坑等。

3 结论

1)当软磁层的厚度从1 nm增加到4 nm时,易轴的矫顽力从8.2 kOe减小到5.8 kOe,归一化的剩磁Mr保持0.99基本没有变化。

由图2可知,当软磁层的厚度从1 nm增加到4 nm时,易轴的矫顽力从8.2 kOe减小到5.8 kOe,归一化的剩余磁化强度Mr保持0.99基本没有变化。这可能是因为软磁层厚度增加时,距离软/硬磁层界面较远的软磁层颗粒感受到的来自硬磁层的交换相互作用减弱,所以在较小的外场下便可成核翻转的结果。

油田企业档案管理工作信息化,对于提高油田企业的现代化管理程度具有非常重要的作用。在当前经济环境下,提高油田企业的现代化管理水平,加快其现代化进程已经成为一种共识。在此过程中,油田生产设备的技术含量飞速提升、管理模式日益更新,但是以传统人工方式为主的档案管理模式,与当前的油田企业现代化进程严重不符,在一定程度上制约了其现代化管理的进程。为了成功解决这一问题,有效提高油田档案管理工作的效率,信息化管理模式的引入是其必然选择。唯有如此,才能让油田档案管理工作与企业现代化管理进程的脚步一致,才能满足企业发展的需要。

4)当硬磁层的易磁化轴相对膜面的法线方向倾斜的角度θ从0°增加到50°时,回线的矫顽力从8.2 kOe单调地减小到1 kOe。

投影2:设直线ax-y+3=0与圆(x-1)2+(y-2)2=4相交于A、B两点,若弦AB的长为则a=________.

[1]VICTORA R H,SHEN X. Exchange coupled composite media for perpendicular magnetic recording[J]. IEEE Transactions on Magnetics,2005,41(2):537-542.

[2]KAPOOR M,SHEN X,VICTORA R H. Effect of intragranular exchange on exchange-coupled composite media[J]. Journal of Applied Physics,2006,99(8):1886.

显然,机构全部尺寸常数中4个独立(例如r、b、a、c),已知任意4个尺寸常数,可由式(1)-式(3)求出其他尺寸常数。

[3]WANG J P,SHEN W K,BA J M,et al. Composite media(dynamic tilted media) for magnetic recording[J]. Applied Physics Letters,2005,86(14):4423.

[4]WANG J P,SHEN W K,BAI J M. Exchange coupled composite media for perpendicular magnetic recording[J].IEEE Transactions on Magnetics,2005,41(10):3181.

[5]WANG Y,ARIAKE J,WANG T,et al. The effect of Co-TiO2 soft layer and Pt interlayer on the magnetic properties of exchange-coupled composite recording media[J]. Journal of Applied Physics,2010,107(10):103925.

[6]TAKAHASHI Y K,HONO K,OKAMOTO S,et al. Magnetization reversal of FePt hard/soft stacked nanocomposite particle assembly[J]. Journal of Applied Physics,2006,100(7):074305.

[7]CHAPPERT C,BERNAS H,Ferre J,et al. Planar patterned magnetic media obtained by ion irradiation[J].Science,1998,280(5371):1919-1922.

[8]TERRIS B D,THOMSON T. Nanofabricated and selfassembled magnetic structures as data storage media[J].Journal of physics D,2005,38(12):199-222.

[9]MANSURIPUR M,GILES R. Demagnetizing field computation for dynamic simulation of the magnetization reversal process[J]. IEEE Transactions on Magnetics,1988,24(6):2326-2328.

[10]YUAN S W,BERTRAM H N. Fast adaptive algorithms for micromagnetics[J]. IEEE Transactions on Magnetics,1992,28(5):2031-2036.

 
谢海龙,郑立允,刘宏基
《河北工程大学学报(自然科学版)》2018年第01期文献

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