Studi Resonansi Feromagnetik Bahan la0,7sr0,3mno3 (Lsmo) Berbagai Bentuk Pilar Menggunakan Simulasi Mikromagnetik

Abstract

Resonansi feromagnetik (FMR) adalah teknik yang digunakan untuk meneliti dinamika magnetisasi dari struktur magnetik. Kinerja dari divais berbasis magnetik dipengaruhi oleh pembalikan magnetisasi (switching field) dan resonansi feromagnetik (FMR) yang dapat meningkatkan kecepatan pembacaan serta penulisan data pada divais. Proses pembacaan dan penulisan data pada divais dapat diaplikasikan pada media penyimpanan atau storage device berupa MRAM. MRAM (Magnetoresistive Random Acces Memory) adalah sebuah non-volatile memori dengan mengunakan muatan magnet untuk menyimpan data. Bahan magnetik yang digunakan sebagai bahan kajian dalam proses pembacaan dan penulisan pada divais adalah bahan paduan La0,7Sr0,3MnO3 (LSMO). Bahan La0,7Sr0,3MnO3 (Lanthanum Strontium Manganese Oxide) adalah bahan yang memiliki energi bandwith (W) besar dan lebar karena pengaruh doping ion Sr2+ dengan jari-jari atom yang besar serta memiliki fase feromagnetik yang stabil. Tujuan pada penelitian ini adalah untuk mengetahui sifat megnetik bahan La0,7Sr0,3MnO3 (LSMO) dan pengaruh variasi ketebalan serta variasi diameter pada berbagai bentuk pilar (nano hexagonal, nano cylinder, nano square) yang diaplikasikan dalam media penyimpanan atau storage device berupa MRAM. Kegiatan penelitian ini diawali dengan melakukan studi pustaka dengan mengumpulkan dan mencari berbagai pustaka atau referensi seperti buku, jurnal ilmiah, skripsi, tesis, dan disertasi yang digunakan untuk menunjang serta mendukung penelitian ini. Tahap selanjutnya adalah melakukan instalasi program NMAG, Mayavi, dan Origin Pro pada komputer dan mempersiapkan file input seperti parameter-parameter bahan La0,7Sr0,3MnO3 (LSMO) (.py) dan ukuran bentuk geometri bahan (.geo). Simulasi ini menggunakan variasi ketebalan dari 24 nm sampai 180 nm dan diameter tetap 12 nm untuk menentukan sifat bahan magnetik dan resonansi feromagnetik. Variasi diameter yang digunakan yaitu diameter 12 nm, 24 nm, 48 nm, dan 96 nm dan ketebalan tetap yaitu 12 nm. Data output yang dihasilkan berupa nilai medan koersivitas untuk menentukan sifat bahan magnetik yang dilihat dari kurva histerisis dan grafik nilai resonansi feromagnetik terhadap variasi ketebaalan serta diameter dengan arah medannya tegak lurus pada setiap bentuk pilarnya. Hasil penelitian yang diperoleh menunjukkan bahwa sifat feromagetik bahan La0,7Sr0,3MnO3 (LSMO) pada berbagai bentuk pilar dapat dilihat berdasarkan kurva histerisisnya. Kurva histerisis dapat memberikan informasi mengenai besarnya medan koersivitas pada saat Magnetisasi (Ms) sama dengan nol. Medan koersivitas (Hc) memiliki fenomena yaitu nilai medan koersivitas (Hc) berbanding terbalik dengan ketebalan yang diberikan pada berbagai bentuk pilar. Ketebalan yang diberikan semakin besar maka akan menghasilkan nilai medan koersivitas (Hc) yang semakin kecil dan semakin besar medan koersivitas (Hc) yang diperoleh, maka energi magnetik yang dihasilkan semakin besar. Hasil simulasi didapatkan medan koersivitas sebesar Hc < 1 kA/m, sehingga bahan La0,7Sr0,3MnO3 (LSMO) merupakan bahan feromagnetik yang bersifat soft magnet. Hasil simulasi yang diperoleh menunjukkan bahwa variasi ketebalan yang diberikan dapat berpengaruh terhadap besar frekuensi resonansi feromagnetik bahan La0,7Sr0,3MnO3 (LSMO) yang dihasilkan. Variasi ketebalan yang diberikan antara 24 nm sampai 180 nm dan diameter tetap 12 nm pada setiap bentuk pilarnya diperoleh nilai frekuensi resonansi yang semakin besar atau seiring dengan meningkatnya ketebalan yang diberikan dan domain spin yang dihasilkan terlihat jelas dan teratur. Sedangkan, besarnya nilai frekuensi resonansi yang diperoleh pada variasi diameter antara 12 nm, 24 nm, 48 nm, dan 96 nm dengan ketebalan tetap 12 nm yaitu semakin besar variasi diameter yang diberikan pada berbagai bentuk pilar bahan La0,7Sr0,3MnO3 (LSMO), maka menghasilkan frekuensi resonansi yang semakin menurun dan posisi spin terlihat tidak teratur dengan bertambahnya diameter. Frekuensi resonansi memiliki fenomena yaitu memiliki besar yang sebanding dengan ketebalan dan berbanding terbalik dengan diameter yang diberikan, karena semakin besar diameter.