超高密度圖案化磁記錄介質中偶極作用與熱輔助磁化研究.pdf

1、由于記錄介質的超順磁效應，傳統(tǒng)的水平磁記錄方式已經(jīng)達到理論極限。為了實現(xiàn)特比(Tb1Terabit=240bit)級的超高密度存儲，各種記錄方案正在探索之中，其中圖案化介質和熱輔助磁記錄技術被認為是最有發(fā)展?jié)摿Φ姆较?，如果將兩者結合則記錄密度會更高。本論文結合已有的實驗數(shù)據(jù)與前人的理論工作，通過有限差分法求解動力學方程和MonteCarlo隨機方法重點研究了以下幾個與圖案化介質及熱輔助磁化技術有關的問題： (1)針對數(shù)值微磁學中

2、矩形網(wǎng)格處理復雜邊界時計算精度較低的問題，利用磁體本身的幾何對稱性和退磁張量的性質，通過在實空間求積分的方法解析地推導了等邊三棱柱的退磁張量。根據(jù)這一張量表達式，可以得到任意精度的退磁因子，把這一結果應用在微磁學的網(wǎng)格劃分當中，可以提高對復雜邊界的處理能力。 (2)為了能夠在數(shù)值計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程性帶來求和速度收斂緩慢的問題，我們通過重新定義網(wǎng)格求和方程，并采取分段處理的方法，解決了Lekn

3、er求和法中由于對稱性降低而導致的奇異性問題，成功地把Lekner求和法從三維周期性邊界條件下的庫侖作用系統(tǒng)推廣到了二維周期性結構的磁偶極作用系統(tǒng)。應用Lekner求和法可以高效地處理圖案化介質這類規(guī)則排列的磁偶極子系統(tǒng)中偶極作用能的計算問題。 (3)為了深入理解偶極作用能對信息位穩(wěn)定性與信息寫入過程的具體影響，為實際設計圖案化記錄系統(tǒng)時選擇合適的圖案化介質提供理論指導，我們通過求解二維系統(tǒng)的動力學方程，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系統(tǒng)靜態(tài)與動態(tài)性質的影響。發(fā)現(xiàn)有限陣列的靜態(tài)磁學性質諸如剩磁狀態(tài)、矯頑力等與系統(tǒng)的大小密切相關，而磁化動力學過程則不受系統(tǒng)大小的影響。發(fā)現(xiàn)偶極作用能對系統(tǒng)的磁化強度翻轉模式有決定性的作用。對于有限陣列來說，在平面各向異性的水平磁化翻轉過程中，由偶極作用強度決定了三種翻轉模式，即一致轉動、成核模式及這兩種模式的過渡區(qū)域；在垂直各向異性的垂直磁化翻轉過程中，由偶極作用強度決定了四種翻轉模式，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渡區(qū)域。對于周期性邊界條件下的陣列，由磁場脈沖持續(xù)時間和偶極作用強度共同決定了中心磁矩翻轉類型相圖，相圖中可以分為五種翻轉類型，即關聯(lián)翻轉、過沖翻轉、下沖翻轉、彈道翻轉以及未發(fā)生翻轉區(qū)。 (4)為了理解偶極作用能對系統(tǒng)熱穩(wěn)定性的影響以及溫度不均勻性對熱輔助寫入過程的具體影響，我們運用MonteCarlo方法研究了這兩個問題。發(fā)現(xiàn)偶極作用能的增加會導致系統(tǒng)閉鎖溫度的升高，從而提高系統(tǒng)的熱穩(wěn)定性。在高