Investigasi Struktur Domain Dan Pengaruh Penerapan Microwave Assisted Terhadap Bahan Alloy Fept Menggunakan Simulasi Mikromagnetik

Abstract

Tujuan dari penelitian ini yaitu untuk mengetahui diameter kritis bahan yang membatasi diameter berstruktur single domain dan multi domain serta pengaruh penerapan microwave assisted terhadap medan koersivitas dan energi sistem. Penelitian ini menggunakan bahan alloy FePt berbentuk nanosphere yang diaplikasikan pada simulator OOMMF di windows dan Nmag di linux. Kedua simulator tersebut didasarkan pada persamaan Landau-Liftshitz-Gilbert (LLG) dengan faktor redaman ∝= 0,05. Penelitian ini diawali dengan menginvestigasi struktur domain dan rapat energi dalam kondisi groundstate pada ukuran diameter bahan 10 nm – 36 nm dengan interval 2 nm menggunakan simulator Nmag. Hasil penelitian menunjukkan perubahan struktur domain dari single domain menjadi multi domain yang dibatasi oleh titik diameter kritis yang berada pada diameter 15 nm. Diameter tersebut sesuai dengan perhitungan teori Brown yaitu sebesar 14,422 nm. Struktur single domain terjadi pada diameter di bawah diameter kritis yaitu 10 nm – 14 nm, sedangkan struktur multi domain terjadi pada diameter di atas diameter kritis yaitu 16 nm – 36 nm. Hasil tersebut diperkuat dengan adanya grafik profil rapat energi terhadap variasi diameter. Energi-energinya adalah energi total, energi demagnetisasi, dan energi exchange. Energi total merupakan jumlah dari semua energi yang muncul dari magnetisasi. Energi demagnetisasi merupakan energi yang timbul dari penyelarasan momen magnetik atom. Energi exchange merupakan energi yang timbul dari interaksi spin dengn spin tetangganya, sehingga bernilai maksimum apabila memiliki lebih dari 1 domain. Daerah I dengan diameter berstruktur single domain didominasi oleh energi demagnetisasi, daerah II dengan diameter berstruktur multi domain didominasi oleh energi exchange sedangkan daerah III dengan diameter berstruktur multi domain merupakan daerah energi stabil. Pada bagian kedua, pengamatan terhadap konfigurasi struktur domain saat diberi medan eksternal yang terlihat pada kurva histeresis. Kurva histeresis ini memberikan informasi mengenai medan koersivitas, medan saturasi dan medan remanensi pada setiap bahan alloy FePt dengan masing-masing variasi cell mesh, diameter bahan, amplitudo dan frekuensi. Variasi cell mesh dalam penelitian ini adalah 1 nm, 1,5 nm dan 2 nm. Hasil menunjukkan bahwa penambahan ukuran cell mesh menyebabkan medan koersivitas menurun. Menurunnya medan koersivitas terjadi karena kerapatan momen-momen magnet yang semakin kecil seiring bertambahnya ukuran cell mesh. Kemudian diameter bahan yang digunakan dalam penelitian ini adalah 12 nm, 18 nm, dan 24 nm. Diameter bahan tersebut mewakili setiap daerah-daerah pada profil rapat energi. Hasil menunjukkan bahwa semakin besar diameter bahan yang digunakan maka volum bahan meningkat sehingga menyebabkan magnetisasi menurun. Menurunnya magnetisasi inilah yang menyebabkan medan koersivitas menurun. Selanjutnya pengaruh penerapan microwave assisted terhadap medan koersivitas dilihat dalam kurva histeresis. Amplitudo yang digunakan adalah 10 mT dan 1000 mT, sedangkan frekuensi yang digunakan adalah 1,2 GHz dan 120 GHz. Hasil menunjukkan bahwa peningkatan nilai amplitudo dan frekuensi menyebabkan medan koersivitas menjadi semakin menurun. Hal ini diperkuat pada pembentukan kurva histeresis yang semakin tipis seiring dengan penambahan nilai amplitudo dan frekuensi. Medan eksternal tambahan microwave assisted cenderung lebih cepat mengalami pembalikan magnetisasi dengan rentang medan eksternal yang lebih kecil apabila dibandingkan dengan medan eksternal tanpa microwave assisted. Grafik pengaruh microwave assisted terhadap rapat energi yaitu energi total, energi demagnetisasi dan energi exchange menunjukkan bahwa energi total bernilai negatif untuk medan eksternal yang melebihi medan koersivitasnya. Hal ini terjadi pada saat pembentukan saturasi dengan struktur domain yang terbentuk yakni single domain. Energi demagnetisasi memiliki nilai yang rendah dan energi exchange memiliki nilai tinggi tepat pada medan koersivitasnya. Hal ini disebabkan di medan koersivitas terjadi pembalikan magnetisasi. Dihasilkan selisih yang cukup besar antara dalam keadaan tanpa microwave assisted dan dengan menggunakan microwave assisted. Selisih energi inilah yang digunakan oleh microwave assisted untuk membantu bahan alloy FePt melakukan pembalikan magnetisasi lebih cepat dan mudah. Hal ini dapat dilihat dari besarnya medan koersivitas yang semakin berkurang.