超高密度圖案化磁記錄介質(zhì)中偶極作用與熱輔助磁化研究.pdf

1、由于記錄介質(zhì)的超順磁效應(yīng)，傳統(tǒng)的水平磁記錄方式已經(jīng)達(dá)到理論極限。為了實(shí)現(xiàn)特比(Tb1Terabit=240bit)級(jí)的超高密度存儲(chǔ)，各種記錄方案正在探索之中，其中圖案化介質(zhì)和熱輔助磁記錄技術(shù)被認(rèn)為是最有發(fā)展?jié)摿Φ姆较?，如果將兩者結(jié)合則記錄密度會(huì)更高。本論文結(jié)合已有的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)與前人的理論工作，通過(guò)有限差分法求解動(dòng)力學(xué)方程和MonteCarlo隨機(jī)方法重點(diǎn)研究了以下幾個(gè)與圖案化介質(zhì)及熱輔助磁化技術(shù)有關(guān)的問(wèn)題： (1)針對(duì)數(shù)值微磁學(xué)中

2、矩形網(wǎng)格處理復(fù)雜邊界時(shí)計(jì)算精度較低的問(wèn)題，利用磁體本身的幾何對(duì)稱性和退磁張量的性質(zhì)，通過(guò)在實(shí)空間求積分的方法解析地推導(dǎo)了等邊三棱柱的退磁張量。根據(jù)這一張量表達(dá)式，可以得到任意精度的退磁因子，把這一結(jié)果應(yīng)用在微磁學(xué)的網(wǎng)格劃分當(dāng)中，可以提高對(duì)復(fù)雜邊界的處理能力。 (2)為了能夠在數(shù)值計(jì)算中高效地求出系統(tǒng)中的偶極作用能，解決由于偶極作用長(zhǎng)程性帶來(lái)求和速度收斂緩慢的問(wèn)題，我們通過(guò)重新定義網(wǎng)格求和方程，并采取分段處理的方法，解決了Lekn

3、er求和法中由于對(duì)稱性降低而導(dǎo)致的奇異性問(wèn)題，成功地把Lekner求和法從三維周期性邊界條件下的庫(kù)侖作用系統(tǒng)推廣到了二維周期性結(jié)構(gòu)的磁偶極作用系統(tǒng)。應(yīng)用Lekner求和法可以高效地處理圖案化介質(zhì)這類規(guī)則排列的磁偶極子系統(tǒng)中偶極作用能的計(jì)算問(wèn)題。 (3)為了深入理解偶極作用能對(duì)信息位穩(wěn)定性與信息寫入過(guò)程的具體影響，為實(shí)際設(shè)計(jì)圖案化記錄系統(tǒng)時(shí)選擇合適的圖案化介質(zhì)提供理論指導(dǎo)，我們通過(guò)求解二維系統(tǒng)的動(dòng)力學(xué)方程，研究了有限陣列和周期性邊

4、界條件陣列磁性顆粒間偶極作用能對(duì)系統(tǒng)靜態(tài)與動(dòng)態(tài)性質(zhì)的影響。發(fā)現(xiàn)有限陣列的靜態(tài)磁學(xué)性質(zhì)諸如剩磁狀態(tài)、矯頑力等與系統(tǒng)的大小密切相關(guān)，而磁化動(dòng)力學(xué)過(guò)程則不受系統(tǒng)大小的影響。發(fā)現(xiàn)偶極作用能對(duì)系統(tǒng)的磁化強(qiáng)度翻轉(zhuǎn)模式有決定性的作用。對(duì)于有限陣列來(lái)說(shuō)，在平面各向異性的水平磁化翻轉(zhuǎn)過(guò)程中，由偶極作用強(qiáng)度決定了三種翻轉(zhuǎn)模式，即一致轉(zhuǎn)動(dòng)、成核模式及這兩種模式的過(guò)渡區(qū)域；在垂直各向異性的垂直磁化翻轉(zhuǎn)過(guò)程中，由偶極作用強(qiáng)度決定了四種翻轉(zhuǎn)模式，即成核模式、非線性

5、激發(fā)、旋卷模式以及成核與旋卷的過(guò)渡區(qū)域。對(duì)于周期性邊界條件下的陣列，由磁場(chǎng)脈沖持續(xù)時(shí)間和偶極作用強(qiáng)度共同決定了中心磁矩翻轉(zhuǎn)類型相圖，相圖中可以分為五種翻轉(zhuǎn)類型，即關(guān)聯(lián)翻轉(zhuǎn)、過(guò)沖翻轉(zhuǎn)、下沖翻轉(zhuǎn)、彈道翻轉(zhuǎn)以及未發(fā)生翻轉(zhuǎn)區(qū)。 (4)為了理解偶極作用能對(duì)系統(tǒng)熱穩(wěn)定性的影響以及溫度不均勻性對(duì)熱輔助寫入過(guò)程的具體影響，我們運(yùn)用MonteCarlo方法研究了這兩個(gè)問(wèn)題。發(fā)現(xiàn)偶極作用能的增加會(huì)導(dǎo)致系統(tǒng)閉鎖溫度的升高，從而提高系統(tǒng)的熱穩(wěn)定性。在高