本文選題：微波輔助磁記錄 + 熱輔助磁記錄　； 參考：《清華大學(xué)》2015年博士論文

【摘要】：能量輔助磁記錄(energy assisted magnetic recording,EAMR)技術(shù)旨在解決高記錄密度硬盤(pán)中具有高磁晶各向異性的記錄介質(zhì)的可寫(xiě)入性問(wèn)題。EAMR主要有微波輔助磁記錄(microwave assisted magnetic recording,MAMR)和熱輔助磁記錄(heat assisted magnetic recording,HAMR)兩種輔助技術(shù)。自旋轉(zhuǎn)矩振蕩器(spin torque oscillator,STO)作為微波場(chǎng)發(fā)生器是MAMR設(shè)計(jì)中的核心器件。L1_0-FePt是HAMR設(shè)計(jì)中主要的高磁晶各向異性能記錄介質(zhì)。本文通過(guò)包含自旋轉(zhuǎn)移矩(spin transfer torque,STT)項(xiàng)的微磁學(xué)模型研究了在MAMR工作條件下單個(gè)STO的振蕩性質(zhì)及翻轉(zhuǎn)動(dòng)態(tài),同時(shí)研究了相互耦合的STO對(duì)的振蕩性質(zhì)。其后通過(guò)分子動(dòng)力學(xué)(molecular dynamic,MD)和晶格動(dòng)力學(xué)(lattice dynamic,LD)對(duì)L1_0-FePt的晶格振動(dòng)性質(zhì)進(jìn)行了研究。本文建立了單個(gè)STO的微磁學(xué)模型,計(jì)算了STO振蕩頻率與電流密度及外磁場(chǎng)關(guān)系的頻率相圖。計(jì)算結(jié)果表明,通過(guò)調(diào)節(jié)磁場(chǎng)產(chǎn)生層的飽和磁化強(qiáng)度、改變電流密度及外磁場(chǎng)強(qiáng)度可以在較大范圍內(nèi)調(diào)節(jié)STO頻率。綜合考慮STO振蕩頻率和輸出微波場(chǎng)強(qiáng)度,給出了優(yōu)化的STO工作條件。其后本文又對(duì)以Co/Pt薄膜作為參考層(reference layer,REF)的STO的翻轉(zhuǎn)動(dòng)態(tài)進(jìn)行了研究。比較了具有不同Co層厚度的REF對(duì)STO翻轉(zhuǎn)速度的影響。計(jì)算結(jié)果表明1nm厚的Co層REF的STO具有最佳的翻轉(zhuǎn)性質(zhì)。進(jìn)一步對(duì)不同磁性參數(shù)的REF翻轉(zhuǎn)性質(zhì)進(jìn)行了研究,發(fā)現(xiàn)了STO快速翻轉(zhuǎn)的機(jī)制。優(yōu)化的REF可以使STO實(shí)現(xiàn)在0.1-0.3ns內(nèi)的快速翻轉(zhuǎn)。本文又建立了兩個(gè)耦合的STO對(duì)的微磁學(xué)模型,計(jì)算了其自發(fā)相位鎖定相圖。給出了不同外磁場(chǎng)及電流密度條件下的自發(fā)相位鎖定區(qū)域。同時(shí)比較了不同STO間距對(duì)自發(fā)相位鎖定的影響。在對(duì)L1_0-FePt的晶格振動(dòng)的研究中,計(jì)算了不同溫度下L1_0-FePt的聲子態(tài)密度,同時(shí)計(jì)算了L1_0-FePt的聲子譜。通過(guò)聲子態(tài)密度和聲子譜理解了L1_0-FePt在HAMR工作溫度范圍內(nèi)的主要振動(dòng)模式。其后對(duì)L1_0-FePt的激光加熱速率進(jìn)行了模擬。
[Abstract]:Energy assisted magnetic recording technique aims to solve the writeability problem of recording medium with high magnetic crystal anisotropy in high recording density hard disk. EAMR mainly includes microwave assisted magnetic recording MAMRs and heat assisted. Magnetic recording and HAMR are two kinds of auxiliary technology. Spin torque oscillator (spin torque oscillator STO) as a microwave field generator is the core device in MAMR design. L1s / FePt is the main high magnetic crystal anisotropic energy recording medium in HAMR design. In this paper, the oscillatory properties and flip dynamics of a single STO under MAMR working conditions are studied by using a micromagnetic model containing the spin transfer moment spin transfer torquette term, and the oscillatory properties of the coupled STO pairs are studied at the same time. The lattice vibration properties of L1_0-FePt were studied by molecular dynamics molecular dynamics (MD) and lattice dynamics lattice dynamics (LDD). In this paper, the micromagnetic model of a single STO is established, and the frequency phase diagram of the relationship between the STO oscillation frequency and the current density and the external magnetic field is calculated. The results show that the STO frequency can be adjusted in a large range by adjusting the saturation magnetization of the magnetic field generation layer and changing the current density and the external magnetic field intensity. Considering the frequency of STO oscillation and the intensity of microwave field, the optimal working conditions of STO are given. Then the flip dynamics of STO with Co/Pt thin film as reference layer is studied. The effects of REF with different Co layer thickness on the turnover rate of STO were compared. The results show that the STO of Co layer REF with 1nm thickness has the best flipping property. The properties of REF flipping with different magnetic parameters are further studied, and the mechanism of STO fast flipping is found. Optimized REF enables STO to flip quickly within 0.1-0.3ns. In this paper, a micromagnetic model of two coupled STO pairs is established, and its spontaneous phase locked phase diagram is calculated. The spontaneous phase locking region under different external magnetic field and current density is given. At the same time, the effect of different STO spacing on spontaneous phase locking is compared. In the study of lattice vibration of L1_0-FePt, the density of phonon states of L1_0-FePt at different temperatures and the phonon spectrum of L1_0-FePt are calculated. By means of the density of phonon states and the phonon spectrum, the main vibrational modes of L1_0-FePt in the range of HAMR operating temperature are understood. Then the laser heating rate of L1_0-FePt is simulated.
【學(xué)位授予單位】：清華大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類(lèi)號(hào)】：TP333;TB34

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本文編號(hào)：1793703