perpustakaan.uns.ac.id
digilib.uns.ac.id
MAGNETISASI REVERSAL BERBANTUKAN PANAS PADA NANOPARTIKEL MAGNETIK DENGAN SIMULASI MIKROMAGNETIK
Disusun oleh: HANIN FATIHATUL YUMNA FIRDAUSI M0212040
SKRIPSI
JURUSAN FISIKA FAKULTAS ILMU MATEMATIKA DAN PENGETAHUAN ALAM UNIVERSITAS SEBELAS MARET SURAKARTA Juli, 2016
commit to user
perpustakaan.uns.ac.id
digilib.uns.ac.id
MAGNETISASI REVERSAL BERBANTUKAN PANAS PADA NANOPARTIKEL MAGNETIK DENGAN SIMULASI MIKROMAGNETIK
Disusun oleh: HANIN FATIHATUL YUMNA FIRDAUSI M0212040
SKRIPSI Diajukan untuk memenuhi sebagian persyaratan mendapatkan gelar Sarjana Sains
JURUSAN FISIKA FAKULTAS ILMU MATEMATIKA DAN PENGETAHUAN ALAM UNIVERSITAS SEBELAS MARET SURAKARTA Juli, 2016
commit to user
i
perpustakaan.uns.ac.id
digilib.uns.ac.id
commit to user
ii
perpustakaan.uns.ac.id
digilib.uns.ac.id
commit to user
iii
perpustakaan.uns.ac.id
digilib.uns.ac.id
PERNYATAAN Dengan ini saya menyatakan bahwa isi intelektual Skripsi saya yang berjudul “MAGNETISASI REVERSAL BERBANTUKAN PANAS PADA NANOPARTIKEL MAGNETIK DENGAN SIMULASI MIKROMAGNETIK” adalah hasil kerja saya dan sepengetahuan saya hingga saat ini isi Skripsi tidak berisi materi yang telah dipublikasikan atau ditulis oleh orang lain atau materi yang telah diajukan untuk mendapatkan gelas kesarjanaan di Universitas Sebelas Maret atau di Perguruan Tinggi lainnya kecuali telah dituliskan di daftar pustaka Skripsi ini dan segala bentuk bantuan dari semua pihak telah ditulis di bagian ucapan terimakasih. Isi Skripsi ini boleh dirujuk atau diphotocopy secara bebas tanpa harus memberitahu penulis.
Surakarta, 30 Juni 2016
Hanin Fatihatul Yumna Firdausi
commit to user
iv
perpustakaan.uns.ac.id
digilib.uns.ac.id
MOTTO “It is nice to be important but it is more important to be nice” John Cassis “Education is not the learning of facts, but the training of the mind to think” Albert Einstein “Successful people don’t fear failure but understand that it is necessary to learn and grow from” Robert Kiyosaki
commit to user
v
perpustakaan.uns.ac.id
digilib.uns.ac.id
Magnetisasi Reversal Berbantukan Panas Pada Nanopartikel Magnetik dengan Simulasi Mikromagnetik HANIN FATIHATUL YUMNA FIRDAUSI Jurusan Fisika, Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam, Universitas Sebelas Maret
ABSTRAK Thermally assisted magnetization reversal dengan skema double pulse writing telah dilakukan dengan menggunakan simulasi mikromagnetik pada bahan magnetik dengan anisotropi tegaklurus. Simulasi ini dilakukan dengan menyelesaikan persamaan Landau-Liftshitz-Gilbert (LLG) dengan asumsi nanopartikel CoPtCr magnetik sebagai storage cell memory MRAM. Hasil simulasi menunjukkan bahwa untuk variasi suhu penulisan, magnetisasi mulai searah dengan medan eksternal sebesar H = 2,0 kOe, saat suhu penulisan sebesar TW = 95,2%TCdan meningkat terus hingga hingga 85% saat TW = 97,86%TC. Sehingga keadaan ini dianggap sebagai batas limit stochastik untuk TAMR pada penelitian ini. Sedangkan untuk variasi waktu penulisan tw diperoleh bahwa probabilitas switching step like diperoleh saat tw=100 ps dan meningkat secara gradual dengan peningkatan medan magnet H untuk variasi tw>100 ps. Perubahan probabilitas switching step like juga diperoleh saat ketebalan 5 nm dan secara gadrual meningkat dengan kenaikan medan untuk ketebalan 7,5 sampai dengan 40 nm. Kata Kunci: TAMR, anisotropi tegak lurus, mikromagnetik, MRAM
commit to user
vi
perpustakaan.uns.ac.id
digilib.uns.ac.id
Magnetization Reversal Thermally Assisted on Nanoparticel Magnetic with Micromagnetic Simulation HANIN FATIHATUL YUMNA FIRDAUSI Jurusan Fisika, Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam, Universitas Sebelas Maret
ABSTRACT Thermally assisted Magnetization reversal with double pulse writing scheme has been carried out using simulation mikromagnetik in magnetic materials with perpendicular anisotropy.This simulation is done by solving the equation LandauLiftshitz-Gilbert (LLG) assuming CoPtCr magnetic nanoparticles as MRAM memory storage cell.The simulation results show that for a writing temperature variation, magnetization align to the external magnetic direction of H = 2.0 kOe, when the writing temperature is TW = 95.2%TC and increased steadily up to 85% when TW = 97.86% of TC.So that this state is regarded as the limit of stochastic effect for TAMR in this study.As for the variation of writing time tw is obtained that the switchingprobability of step like obtained when tw = 100 ps and increased gradually with the increase of magnetic field H for variation tw> 100 ps. Similar results are obtained for the thikcness variations. The step like of the switching probability is obtained when the thickness of 5 nm and are gradually increased for the thickness of 7.5 to 40 nm. Kata Kunci: TAMR, perpendicular anisotropy, micromagnetic, MRAM
commit to user
vii
perpustakaan.uns.ac.id
digilib.uns.ac.id
KATA PENGANTAR Puji syukur penulis panjatkan kepada Allah SWT yang telah melimpahkan rahmat, taufik dan hidayah-Nya sehingga penulis dapat menyusun Skripsi yang berjudul “Magnetisasi Reversal Berbantukan Panas Pada Nanopartikel Magnetik dengan Simulasi Mikromagnetik” dengan tepat waktu. Shalawat serta salam tercurah kepada Nabi Muhammad SAW beserta keluarga dan sahabatnya. Skripsi disusun berdasarkan apa yang telah penulis lakukan di Laboratorium Elektronika dan Instrumentasi Jurusan Fisika FMIPA Universitas Sebelas Maret Surakarta. Penelitian dilakukan sejak bulan Oktober 2015 hingga bulan Mei 2016 Dalam penyusunan laporan Skripsi ini penulis banyak mendapatkan bantuan dari berbagai pihak, oleh sebab itu penulis ingin mengungkapkan rasa terima kasih kepada: 1. Keluarga 2. Bapak Dr. Eng. Budi Purnama S.Si., M.Si selaku pembimbing I 3. Ibu Utari S.Si.M.Si selaku pembimbing II 4. Teman-teman CFC 2012 5. Teman-teman gesrek (Hali, Lita, Carol, Eva, Siska, Fiko, Sari, Friska, Gitrin,Harul, Nadya, Archi, Hasan) 6. Rekan-rekan satu grup magnetik Penulis menyadari bahwa skripsi ini bukanlah tanpa kelemahan, untuk itu kritik dan saran sangat diharapkan. Akhir kata, semoga skripsi ini dapat bermanfaat bagi para pembacanya.
commit to user
viii
perpustakaan.uns.ac.id
digilib.uns.ac.id
PUBLIKASI Sebagian skripsi saya dengan judul “Magnetisasi Reversal Berbantukan Panas Pada
Nanopartikel
Magnetik
dengan
Simulasi
Mikromagnetik”
telah
dipublikasikan pada Jurnal Fisika dan Aplikasinya (JFA) dengan judul “Limit Efek Stochastik Untuk Thermally Assisted Magnetisasi Reversal”
commit to user
ix
perpustakaan.uns.ac.id
digilib.uns.ac.id
DAFTAR ISI HALAMAN PERSETUJUAN ....................................................................... ii HALAMAN PENGESAHAN…………………………………...…………..iii PERNYATAAN ............................................................................................ iiiv MOTTO……….…………………………………….………………………..v ABSTRAK ...................................................................................................... vi ABSTRACT ................................................................................................... vii KATA PENGANTAR .................................................................................. viii PUBLIKASI…………………………………………………………………ix DAFTAR ISI………………………………………………...…...……..…....x DAFTAR GAMBAR ...................................................................................... xi BAB I PENDAHULUAN ............................................................................. 1 1.1 Latar Belakang Masalah .............................................................. 1 1.3 Perumusan Masalah .................................................................... 2 1.4 Tujuan Penelitian ........................................................................ 3 1.5 Manfaat Penelitian ...................................................................... 3 BAB II TINJAUAN PUSTAKA.................................................................... 4 2.1. Momen Magnetik ....................................................................... 4 2.2 Domain Magnet ........................................................................... 5 2.3 Exchange Energy (Energi Pertukaran) ........................................ 6 2.4 Magnetisasi ................................................................................. 7 2.5 Persamaan Landau-Lifshitz-Gilbert (LLG)................................. 8 2.6 Kurva Histeresis .......................................................................... 9 2.7 Temperatur Curie ...................................................................... 12 2.7 Nanopartikel Magnetik............................................................. 12 2.7 Anisotropi Magnetik ................................................................. 13 BAB III METODOLOGI PENELITIAN ................................................... 14 3.1 Tempat dan Waktu .................................................................... 14 3.2 Peralatan .................................................................................... 14 3.3 Prosedur Penelitian.................................................................... 14 BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN ..................................................... 20 4.1 Efek Panas terhadap Magnetisasi Reversal ................................ 20 4.2 Efek Waktu Penulisan TW terhadap Magnetisasi Reversal ........ 23 4.3 Efek Ketebalan terhadap Magnetisasi Reversal ......................... 25 BAB V KESIMPULAN DAN SARAN ...................................................... 27 5.1 Kesimpulan ................................................................................ 27 5.2 Saran ........................................................................................... 28 DAFTAR PUSTAKA .................................................................................... 29 LAMPIRAN…………………..……………………………………………..31
commit to user
x
perpustakaan.uns.ac.id
digilib.uns.ac.id
DAFTAR GAMBAR
Gambar 2.1 (a) Momen magnet yang berasal dari gerakan elektron ............. 4 Gambar 2.1 (a) Momen magnet yang berasal dari perputaran elektron ......... 4 Gambar 2. 2 Proses Magnetisasi .................................................................... 7 Gambar 2. 3 Kurva Histerisis ....................................................................... 10 Gambar 2. 4 Kurva Histeresis untuk SD ...................................................... 11 Gambar 2. 5 Kurva Histeresis untuk MD..................................................... 12 Gambar 3. 1 Permodelan bentuk nanodot .................................................... 16 Gambar 3.2 Skema Thermally Assisted Magnetization Reversal ............... 18 Gambar 4.1 (a) Proses thermally assisted magnetization reversal (TAMR) pada suhu penulisan TW sebesar 360 K ...................................................... 21 Gambar 4.1 (a) Proses thermally assisted magnetization reversal (TAMR) pada suhu penulisan TW sebesar 372,9 K .................................................. 21 Gambar 4.2 Visualisasi mikrogrmagnetik................................................... 22 Gambar 4.3 Kebergantungan probabilitas switching terhadap Tw/Tc ......... 23 Gambar 4.4 (a) Probabilitas switching sebagai fungsi medan magnet H dievaluasi untuk variasi tw ............................................................................ 24 Gambar 4.4 (b) Rekapitulasi hasil medan yang dibutuhkan ........................ 24 Gambar 4.5 (a) Probabilitas switching sebagai fungsi medan magnet H dievaluasi untuk variasi ketebalan storage memory..................................... 25 Gambar 4.5 (b) Medan switching HSW sebagai fungsi ketebalan ................. 25
commit to user
xi
