INVESTIGASI SIFAT-SIFAT MAGNETIK BAHAN CoFeB DAN PENGARUH PENERAPAN HEAT ASSISTED MENGGUNAKAN SIMULASI MIKROMAGNETIK

Abstract

Salah satu media penyimpanan data yang biasa digunakan oleh berbagai komputer adalah suatu media perekam magnetik hard disk drive (HDD). Hard disk drive (HDD) pada umumnya digunakan sebagai penyimpanan data jangka panjang pada komputer. Upaya untuk memperbesar kapasitas penyimpanan data yaitu dengan cara meningkatkan kerapatan bit (bit-areal-density). Kerapatan bit yang meningkat berarti akan meningkatkan kapasitas penyimpanan data dari media perekam data tersebut. Bahan material yang berpotensi untuk diaplikasikan sebagai media peyimpanan data adalah bahan feromagnetik. Penelitian ini dilakukan menggunakan simulasi mikromagnetik dengan bahan feromagnetik. Ada beberapa bahan yang termasuk dalam golongan ini, antara lain adalah besi (Fe), nikel (Ni), cobalt (Co) dan beberapa bahan campuran seperti CoFeB. CoFeB merupakan bahan magnet permalloy yang bersifat hard magnetik. Hard magnetik merupakan material magnet yang memiliki medan koersif kuat. Dalam mempelajari sifat magnet yang ada dalam bahan CoFeB dapat digunakan pendekatan secara teori komputasi. Salah satu metode yang bisa digunakan adalah Heat Assisted Magnetic Recording (HAMR). HAMR merupakan sistem magnetisasi berbantuan panas untuk menurunkan medan switching yang telah dilakukan. Metode HAMR ini dapat digunakan dengan simulasi mikromagnetik. Simulasi mikromagnetik dapat dilakukan dengan menggunakan metode finite element (FE) dan atomistik. Program yang dapat digunakan dalam simulasi mikromagnetik antara lain Vampire dan Nmag. Penelitian ini dilakukan untuk mengetahui sifat-sifat magnetik bahan CoFeB serta pengaruh heat assisted terhadap medan koersivitas. Struktur model bahan yang digunakan adalah nanosphere Hasil simulasi yang dihasilkan menunjukkan besarnya diameter kritis dari bahan CoFeB adalah 10 nm. Hal tersebut diperkuat dengan grafik energi sistem yang ada, dimana perubahan energi exchange dan energi demagnetisasi mengalami perubahan pada diameter 10 nm. Pada daerah dengan diameter 5 nm sampai dengan 10 nm, struktur domain yang terbentuk adalah single-domain. Pada diameter 15 nm sampai dengan 20 nm, struktur domain yang terbentuk berada pada keadaan vortex. Berdasrkan hasil simulasi memperlihatkan bahwa terdapat perbedaan perubahan medan koersivitas pada bahan CoFeB. Medan koersivitas pada diameter 5 nm sampai dengan 10 nm mempunyai pola meningkat, seiring bertambahnya diameter. Sedangkan medan koersivitas pada diameter 15 nm sampai dengan diameter 25 mempunyai pola menurun seiring bertambahnya diameter. Hal ini dikarenakan pada diameter 10 nm merupakan diameter kritis dari bahan CoFeB. Temperatur Curie pada bahan CoFeB berdasarkan hasil simulasi diperoleh pada 700 K. Hal ini dapat diperkuat dengan adanya perubahan magnetisasi yang cenderung konstan seiring dengan penambahan temperatur diatas 700 K. Pengaruh heat assisted berdasarkan simulasi memperlihatkan bahwa terdapat 3 pola perbedaan perubahan medan koersivitas pada bahan CoFeB. Pola pertama yaitu terjadi pada temperatur 0 K sampai 100 K. Pola kedua terjadi saat medan koersivitas menunjukkan penurunan seiring bertambahnya temperatur yaitu pada temperatur 100 K sampai 500 K, keadaan ini sesuai sesuai dengan konsep dari heat assisted. Pola ketiga berada pada temperatur 600 K – 800 K, dimana pada rentang temperatur tersebut kurva histerisis bahan CoFeB menunjukkan medan koersivitasnya sudah rusak