Analisis Sifat Magnetik Berdasarkan Ukuran Kritis Bahan NiFe Berbentuk Nanocube Menggunakan Simulasi Mikromagnetik

Abstract

Material magnetik menjadi bagian yang sangat penting dalam penyimpanan data jangka panjang dan menjadi basis dalam sistem perekaman audio-video. Sistem penyimpanan data di dalam material magnetik sering disebut dengan penyimpanan magnetik atau magnetic storage. Salah satu aplikasi media perekam magnetik yaitu hard disk drive (HDD). Hard disk drive adalah sebuah media penyimpanan sekunder pada sebuah komputer, meskipun disebut sebagai media penyimpanan sekunder namun pada kenyataannya berfungsi sangat penting bahkan tidak bisa ditinggalkan lagi untuk kebutuhan sebuah komputer. Salah satu bahan magnetik yang digunakan untuk melapisi hard disk drive adalah bahan feromagnetik. Material feromagnetik yang digunakan untuk media perekam magnetik hard disk drive yaitu material feromagnetik yang memiliki anisotropi magnetik yang tinggi, temperature Curie tinggi, dan tahan terhadap korosi. Salah satu material feromagnetik yang dapat digunakan dalam pembuatan HDD adalah material NiFe. Material NiFe ini memiliki stabilitas yang sangat baik dalam ketahanan korosi sehingga berpotensi diaplikasikan dalam media perekam magnetik. Tujuan dari penelitian ini untuk mengetahui ukuran kritis bahan NiFe dengan bentuk geometri nanocube berdasarkan variasi ukuran sisi kubus. Adapun sifat kemagnetan bahan NiFe dijelaskan dengan mengidentifikasi medan koersivitas bahan menggunakan kurva histerisis. Penelitian ini menggunakan software NMAG berbasisi finite element dengan sistem operasinya linux. Penelitian ini menggunakan variasi sisi kubus sebesar 20 nm- 47 nm dengan interval 3 untuk Ms=860× 103A/m sedangkan Ms= 769× 103A/m variasi ukuran sisi kubus yang dilakukan sebesar 23 nm – 49 nm dengan interval 3. Ukuran kritis dianalisis dengan grafik hubungan rapat energi dengan ukuran sisi kubus. Rapat energi yang digunakan pada grafik yaitu rapat energi exchange, rapat energi demagnetisasi dan rapat energi total (jumlah dari energi yang dihasilkan dari simulasi). Kurva histerisis ini menganalisis tiga daerah domain yaitu single domain, transisi, dan multi domain. Hasil simulasi yang diperoleh dengan menganalisis grafik hubungan rapat energi dengan ukuran sisi kubus terdapat tiga daerah yakni single domain, transisi, dan multi domain yang menunjukkan bahwa ukuran kritis pada Ms = 860× 103A/m sebesar 32 nm sedangkan pada Ms = 769× 103 A/m nilai ukuran kritis yang di tunjukkan dalam grafik sebesar 34 nm. Nilai tersebut didapatkan dari hasil titik terakhir dalam daerah single domain yang akan menuju ke daerah transisi. Hasil menunjukkan bahwa ukuran kritis sesuai dengan persamaan Brown. Volume kritis pada grafik hubungan rapat energi dengan volume untuk Ms = 860× 103A/m adalah sebesar 34.455 nm3 sedangkan jika dibandingkan dengan volume bola nilai volume kritis bola sebesar 34.457 nm3 . Untuk Ms =769× 103A/m nilai volume kubus sebesar 40.283 nm3 sedangkan volume bola sebesar 40.288 nm3 . Dalam hal ini bentuk geometri tidak mempengaruhi kondisi kritis pada domain spin yang terbentuk saat keadaan ground state apabila bentuk geometri bola dan kubus mempunyai volume kritis yang sama. Persamaan diameter kritis Brown pada bola dapat digunakan untuk menentukan sisi kritis pada kubus bahan NiFe. Persamaan diameter kritis Brown pada bola adalah 𝑆𝑐 = 𝐷𝑐𝑟 × √ 1 6 𝜋 3 Analisis kurva histerisis pada tiga daerah domain untuk menunjukkan sifat magnetiknya, perlakuan pertama dengan Ms = 860× 103A/m daerah single domain dianalisis dengan ukuran 20 nm. Adapun daerah transisi diwakilikan pada ukuran sisi kubus sebesar 32 nm dan untuk multi domain diwakilkan pada ukuran sisi kubus sebesar 44 nm. Untuk Ms= 769× 103A/m daerah single domain diambil untuk mewakili daerah single domain, transisi dan multi domain secara berurutan adalah sebesar 23 nm, 34 nm dan 46 nm. Melalui analisis kurva histerisis menunjukkan bahwa semakin besar nilai ukuran sisi kubus maka nilai dari medan koersivitas yang dihasilkan juga akan semakin besar.