Simulasi Mikromagnetik Sifat-Sifat Material co0.8ni0.2 Random Alloy Berbagai Variasi Ukuran Partikel

Abstract

Hard Disk Drive (HDD) merupakan media penyimpan data yang memiliki komponen bahan dasar magnetik. Salah satu bahan magnetik yang berpotensi untuk digunakan sebagai komponen pembuatan Hard Disk Drive adalah bahan feromagnetik. Bahan feromagnetik adalah bahan yang memiliki sifat kemagnetan yang sangat baik dibandingkan dengan bahan magnetik lainnya untuk menjadi komponen dasar pembuatan HDD. Salah satu kelebihan bahan feromagnetik adalah nilai temperatur Curie yang tinggi karena memiliki arah spin domain yang searah meskipun tanpa adanya medan eksternal. Arah spin domain yang searah menandakan bahwa HDD dapat bekerja dengan baik sedangkan jika arah spinnya berubah menjadi acak HDD akan mengalami keadaan overheat yang dapat menyebabkan kelambatan kinerjanya bahkan kerusakan permanen HDD. Contoh bahan feromagnetik diantaranya adalah: besi (Fe), Nikel (Ni), Cobalt (Co) dan alloy. Salah satu Alloy yang berpotensi digunakan untuk komponen pembuatan HDD adalah alloy CoNi karena memiliki sifat kemagnetan yang baik. Oleh sebab itu, dalam skripsi ini bahan CoNi dengan komposisi Co0.8Ni0.2 Random Alloy dipilih sebagai bahan dasar untuk diteliti lebih spesifik sifat kemagnetannya. Tujuan penelitan ini adalah menganalisa nilai temperatur Curie dan kurva histerisis bahan Co0.8Ni0.2 Random Alloy. Nilai temperatur Curie didapatkan dari hubungan antara megnetisasi dan suseptibilitas terhadap temperatur. Kurva histerisis didapatkan dari hubungan antara magnetisasi dan medan eksternal. Bahan Co0.8Ni0.2 Random Alloy yang memiliki nilai temperatur Curie tinggi, medan koersivitas serta medan saturasi yang baik merupakan bahan yang dapat digunakan sebagai bahan dasar pembuatan HDD yang baik. Metode yang digunakan dalam penelitian ini adalah simulasi mikromagnetik berbasis atomistic model. Penelitian ini dilakukan dengan menggunakan komposisi bahan Co0.8Ni0.2 karena memiliki nilai temperatur Curie paling tinggi dibandingkan dengan komposisi lainnya dengan menggunakan variasi ukuran. Variasi ukuran yang digunakan adalah 5 nm, 10 nm, 15 nm, 20 nm untuk analisis temperatur Curie dan ukuran 5 nm, 10 nm untuk analisis kurva histerisis. Penelitian tentang pengaruh variasi ukuran bahan ini dilakukan karena belum banyak penelitian yang mengkaji tentang pengaruh ukuran bahan paduan CoNi. Simulasi dilakukan dengan membuat file bahan yang berisi parameter-parameter bahan CoNi yaitu konstanta exchange, momen spin atom dan energi anisotropi. Selain itu juga dibuat file input yang berisi bentuk kristal, struktur kristal, metode yang digunakan dan perintah simulasi. Kedua file tersebut diletakkan dalam satu folder dan dilakukan running simulasi untuk mendapatkan data output. Data output yang digunakan untuk analisis data adalah magnetisasi pada berbagai temperatur, suseptibilitas pada berbagai temperatur serta medan eksternal. Kemudian dari analisis magnetisasi dan suseptibilitas ditentukan besarnya temperatur Curie dengan melakukan penggabungan dua grafik hubungan tersebut. Kemudian dilakukan pemetaan hubungan antara magnetisasi dan medan magnet eksternal menjadi suatu kurva histerisis. Hasil analisis ini menjadi dasar untuk membuat kesimpulan ukuran paling baik yang dapat digunakan. Hasil penelitian menunjukkan nilai temperatur Curie material Co0.8Ni0.2 random alloy pada variasi ukuran 5 nm diperoleh nilai temperatur Curie 1175 K dan untuk variasi ukuran 10 nm, 15 nm dan 20 nm diperoleh nilai temperatur Curie 1225 K. Karakteristik kurva histerisis dari material Co0.8Ni0.2 random alloy berdasarkan hasil simulasi memperlihatkan bahwa terdapat perbedaan perubahan medan koersivitas dan medan saturasinya. Pada variasi ukuran 5 nm medan saturasi dan medan koersivitas mempunyai pola nilai yang menurun karena adanya variasi input suhu. Sedangkan, pada saat variasi ukuran 10 nm perubahan medan saturasi dan medan koersivitas mempunyai pola yang berfluktuasi karena adanya variasi input suhu dan adanya pengaruh ukuran kritis bahan CoNi. Jadi berdasarkan nilai temperatur Curie dan karakteristik kurva histerisis dapat disimpulkan bahwa ukuran 10 nm adalah ukuran yang paling baik digunakan untuk menjadi komponen pembuatan HDD dari bahan alloy Co0.8Ni0.2 yang dapat digunakan seefisien mungkin. Namun, terdapat beberapa hal yang masih perlu diteliti lebih lanjut diantaranya adalah menggunakan bentuk yang berbeda dan rentang nilai ukuran yang lebih kecil sehingga diperoleh nilai ukuran yang lebih signifikan sehingga penelitian mengenai ukuran kritis bahan CoNi akan lebih sempurna.